JP2005530482A - Dominant negative proteins and their use - Google Patents

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Abstract

本発明は、TNFSFアンタゴニスト活性を有する新規タンパク質およびこれらのタンパク質をコードする核酸に関する。本発明はさらに、TNFSF関連障害の処置における新規タンパク質の使用に関する。The present invention relates to novel proteins having TNFSF antagonist activity and nucleic acids encoding these proteins. The invention further relates to the use of the novel protein in the treatment of TNFSF-related disorders.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本出願は、2002年1月4日に出願されたU.S.S.N.60/345,805および2002年4月17日に出願されたU.S.S.N.60/373,453の出願日の利益を主張する出願であり、それらの出願の全文を出典明示により本明細書の一部とする。   This application is filed with U.S.S.N.60 / 345,805 filed on January 4, 2002 and U.S.S.N.60 / 373, filed on April 17, 2002, 453, which claims the benefit of 453 filing date, the entire text of which is hereby incorporated by reference.

発明の分野
本発明は、アンタゴニスト活性を有する、腫瘍壊死因子スーパーファミリー[Tumor Necrosis Factor Super Family (TNFSF)]の新規タンパク質、およびこれらのタンパク質をコードする核酸に関する。本発明はさらに、慢性関節リウマチ、敗血症、およびクローン病を含むがそれらに限定されない自己免疫症状などのTNFSF関連諸疾患、並びに末梢神経損傷および脱髄性疾患の処置におけるこれらの新規タンパク質の使用に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to novel proteins of the Tumor Necrosis Factor Super Family (TNSFSF) having antagonist activity and nucleic acids encoding these proteins. The invention further relates to the use of these novel proteins in the treatment of TNFSF-related diseases such as rheumatoid arthritis, sepsis, and autoimmune conditions including, but not limited to, Crohn's disease, and peripheral nerve injury and demyelinating diseases. .

発明の背景
多細胞生物は、個々の細胞の複雑かつ秩序ある構成体(society)から成っており、それらの細胞は、それらの機能を保持し調節するために交信し合わなければならない。細胞内のまたは細胞外の受容体群に対するリガンドとして作用するホルモン類、化学的媒体類、ケモカイン類、およびその他のサイトカイン類の、錯綜したかつ高度に調節されているネットワークにより、これは遂行される(Bodmer, J-L., et al., (2002) TIBS, 27, 19-26.)。それらのリガンドは、しばしば、リガンド−誘発性オリゴマー化または立体配位変化により活性化される(Heldin, C-H., (1995) Cell, 80, 213-223)。細胞間シグナル伝達プロセスを阻害するタンパク質の設計は、それらのタンパク質の多くが、貧血症、癌、糖尿病、炎症、神経障害および成長障害およびその他の疾患状態の処置に有用であり得ることから、多大な関心がもたれている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Multicellular organisms consist of complex and ordered societies of individual cells that must communicate to maintain and regulate their function. This is accomplished by a complex and highly regulated network of hormones, chemical media, chemokines, and other cytokines that act as ligands for intracellular or extracellular receptors. (Bodmer, JL., Et al., (2002) TIBS, 27, 19-26.). These ligands are often activated by ligand-induced oligomerization or conformational changes (Heldin, CH., (1995) Cell, 80, 213-223). The design of proteins that inhibit intercellular signaling processes is significant because many of these proteins can be useful in the treatment of anemia, cancer, diabetes, inflammation, neurological and growth disorders, and other disease states. There is a lot of interest.

これらのTNFSFタンパク質は、多様な細胞内および細胞間シグナル伝達プロセスに関与しているサイトカイン類の中でも重要なクラスを構成している。このファミリーの原型(プロトタイプ)である、腫瘍壊死因子アルファ(TNFA)は、当初は腫瘍を退行させるインビボ作用が見出されたものであるが、炎症のキイ媒介物質である。近年、このTNFSFは、分泌され膜結合した形態で存在している、少なくとも18のユニークなサイトカインを構成しているとされる。これらのタンパク質は、先天的および適応性免疫応答並びに発生上の出来事の重要な調節物質である。それらは、二型膜タンパク質群として合成され、三量体化する保存性β−プリーツ・シート構造に折り畳まれる。殆どのTNFSF成分はホモ三量体を形成するが、幾らかの例外が存在する。リンホトキシンαはホモ三量体を形成でき、βはできないが、それらの2つは、お互いとで活性なヘテロ三量体を形成することもできる。同様に、APRILおよびBLySは、一緒になってホモ三量体およびヘテロ三量体の両方を形成する。これらTNFファミリーのメンバーの多くは、膜結合したままにとどまって細胞接触媒介の調節物質として作用し、その他のメンバーは膜から開裂されて細胞外ドメインを調節物質として放出する。   These TNFSF proteins constitute an important class of cytokines involved in a variety of intracellular and intercellular signaling processes. The prototype (prototype) of this family, tumor necrosis factor alpha (TNFA), was originally found to have an in vivo effect of regressing the tumor, but is a key mediator of inflammation. In recent years, this TNFSF is said to constitute at least 18 unique cytokines that exist in secreted and membrane-bound form. These proteins are important regulators of innate and adaptive immune responses and developmental events. They are synthesized as a group of type 2 membrane proteins and are folded into a conserved β-pleated sheet structure that trimers. Most TNFSF components form homotrimers, but there are some exceptions. Lymphotoxin α can form homotrimers, not β, but two of them can also form active heterotrimers with each other. Similarly, APRIL and BLyS together form both homotrimers and heterotrimers. Many of these TNF family members remain membrane-bound and act as cell contact-mediated regulators, while other members are cleaved from the membrane and release the extracellular domain as a regulator.

TNFファミリーメンバーに対する受容体群は、少なくとも26の受容体および/または受容体誘引(decoy)分子群を含む、構造的関連分子群のファミリーを代表する。このファミリーメンバーの細胞外ドメイン群は、システインに富むドメイン(CRD)の複数回繰り返し体、3本のジスルフィド結合を形成している6つの保存されたシステインを含有する小型タンパク質ドメインで構成されている。これらの受容体の細胞外ドメイン群は、このファミリーメンバーの多くがアポトーシスおよびその他の受容体ジグナル伝達の出来事を媒介する死のドメインを含むけれども、より一層多様である。これらのメンバーは全て、1つまたはそれ以上の細胞内アダプター分子群(それらもまた死のドメインを含み得る)との相互作用を介してアポトーシスを誘発することができる。このファミリーの他のシグナル伝達する受容体群は、TRAFs(TNF受容体連合因子群)と称するアダプター分子群のファミリーとの相互作用を介して、シグナル伝達する。TNFSF受容体群を介してのシグナル伝達は、オリゴマー性(および多くの場合、三量体性)のTNFSFリガンドの結合によって引き金が引かれる。   Receptors for TNF family members represent a family of structurally related molecules, including at least 26 receptors and / or receptor decoy molecules. This family member extracellular domain group is composed of multiple repeats of cysteine-rich domains (CRD) and small protein domains containing six conserved cysteines forming three disulfide bonds. . The extracellular domain groups of these receptors are even more diverse, although many of this family member contain death domains that mediate apoptosis and other receptor signaling events. All of these members are capable of inducing apoptosis through interaction with one or more groups of intracellular adapter molecules, which may also contain a death domain. Other signaling receptors in this family signal through interactions with a family of adapter molecules called TRAFs (TNF receptor associated factors). Signaling through the TNFSF receptor group is triggered by the binding of oligomeric (and often trimeric) TNFSF ligands.

TNFSFメンバー群の各三次元構造は非常に類似しており、“ゼリーロール”またはギリシャキートポロジーを有する2枚の逆並行ベータシート(anti-parallel beta-sheets)のサンドイッチでできている。加えて、このファミリーの全ての特徴づけられたメンバーは、三量体複合体群に組み立てられる。TNFファミリーリガンド群の同種受容体群は、関連受容体群のスーパーファミリーを形成する。さらに、そこには受容体結合様式の有意な保存性のあることが明らかとなる。一般に、各受容体単量体は、2つのリガンド単量体間に形成された裂け目内で結合する。リガンド群およびそれらの受容体との複合体群のいずれもが、三次元および四次元構造で総合的に類似していることは、ある1組のリガンド−受容体システムの阻害についての、良く証明されたストラテジーが、当該ファミリー内の他のタンパク質にも当てはめ得ることを示唆している。しかしながら、当該ファミリーの他のメンバーへの拡張については、これまで何もそのメカニズムは定義されていなかった。それ故、本発明は、拮抗性である、TNFSFの各メンバーの変異型を創製するための方法群を提供するものである。   Each three-dimensional structure of the TNFSF members is very similar and consists of a sandwich of two anti-parallel beta-sheets with a “jelly roll” or Greek key topology. In addition, all characterized members of this family are assembled into a trimeric complex group. The homologous receptor group of the TNF family ligand group forms a superfamily of related receptor groups. Furthermore, it becomes clear that there is a significant conservation of the receptor binding mode. In general, each receptor monomer binds within a cleft formed between two ligand monomers. It is well documented that inhibition of a set of ligand-receptor systems that both the ligands and the complexes with their receptors are totally similar in three- and four-dimensional structures. This suggests that the strategy developed can also be applied to other proteins in the family. However, no mechanism has been defined so far for the extension of the family to other members. Therefore, the present invention provides a group of methods for creating variants of each member of TNFSF that are antagonistic.

細胞内シグナル伝達プロセスを妨害し得るようなタンパク質を希求する要望が、今もなお存在する。従って、本発明の一つの目的は、各ドメインが、同種受容体(群)に対しての親和性および/またはシグナル伝達能力が顕著に低減されているように修飾された、多数のTNFスーパーファミリー受容体−相互作用ドメインを含むタンパク質を提供することにある。そのような連結ドメインは、好ましくは、個々の単量体ドメイン群との連合を保持するものであるが、それらの不活性なオリゴマー性複合体群に隔離することによって関連する天然産生ドメイン群の作用と拮抗する、ドミナントネガティブ表現型を示すものである。   There still exists a need for proteins that can interfere with intracellular signaling processes. Accordingly, one object of the present invention is to provide a number of TNF superfamilies where each domain has been modified such that its affinity for homologous receptor (s) and / or signaling ability is significantly reduced. It is to provide a protein comprising a receptor-interaction domain. Such linking domains are preferably those that retain association with individual monomeric domains, but are associated with the group of naturally occurring domains associated by segregating in their inactive oligomeric complexes. It shows a dominant negative phenotype that antagonizes the action.

発明の要約
本発明は、上記概説の目的に従い、天然に存在するTNFSFタンパク質群の作用と拮抗する、TNFSFタンパク質群の細胞外ドメインの変異型群を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a variant group of extracellular domains of the TNFSF protein group that antagonizes the action of the naturally occurring TNFSF protein group in accordance with the purposes outlined above.

本発明は、天然産生TNFSFタンパク質の配列と対比して少なくとも1つの修飾を有するアミノ酸配列を含む、変異型TNFSFタンパク質群を提供するものである。但し、当該変異型TNFSFタンパク質群は、天然産生TNFSFタンパク質と物理的に相互作用して受容体シグナル伝達の活性化能力が実質的にない混合オリゴマー群を形成するであろうものである。   The present invention provides a group of mutant TNFSF proteins comprising an amino acid sequence having at least one modification relative to the sequence of a naturally occurring TNFSF protein. However, the mutant TNFSF protein group will form a mixed oligomer group that physically interacts with the naturally-occurring TNFSF protein and has substantially no ability to activate receptor signaling.

他の実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質群は、少なくとも単量体形態にあり、そして、天然産生TNFSFタンパク質の配列と対比して少なくとも1つの修飾を有するアミノ酸配列を含むものであって、当該変異型TNFSFタンパク質群が、少なくとも1つの受容体結合部位において受容体中間面と相互作用して、該受容体を受容体シグナル伝達の活性化能力が実質的にないものにするであろうものである。
本発明の変異型TNFSFタンパク質群は、好ましくは、対応する野生型TNFSFタンパク質と対比して所望の受容体に対する親和性が低下しており、かつ他の受容体相互作用ドメインとの相互作用能力を保持している、少なくとも1つの受容体接触ドメインを有する。
In another embodiment, the mutant TNFSF proteins of the invention comprise an amino acid sequence that is at least in monomeric form and has at least one modification relative to the sequence of a naturally occurring TNFSF protein, , The mutant TNFSF proteins will interact with the receptor interface at at least one receptor binding site, rendering the receptor substantially incapable of activating receptor signaling Is.
The mutant TNFSF protein group of the present invention preferably has a reduced affinity for the desired receptor as compared with the corresponding wild-type TNFSF protein, and has the ability to interact with other receptor interaction domains. Possesses at least one receptor contact domain.

より詳しくは、本発明の変異型TNFSFタンパク質群は、天然産生TNFSFタンパク質と物理的に相互作用して、天然産生TNFSFタンパク質の少なくとも1つの受容体を活性化する能力を低減させる。本発明の変異型TNFSFタンパク質群は、対応天然産生TNFSFタンパク質または非対応天然産生TNFSFタンパク質と相互作用することができる。
より詳しくは、変異型TNFSFタンパク質群は、所望の受容体に対する親和性および/またはシグナル伝達能力が低下している少なくとも1つの修飾された受容体接触ドメインを含むものであって、該タンパク質は所望の受容体を実質的に活性化することができないが、他のTNFSFタンパク質と相互作用する能力は保持しているものである。
More specifically, the mutant TNFSF proteins of the present invention physically interact with a naturally occurring TNFSF protein to reduce the ability to activate at least one receptor of the naturally occurring TNFSF protein. The mutant TNFSF proteins of the present invention can interact with corresponding naturally occurring TNFSF proteins or non-corresponding naturally occurring TNFSF proteins.
More specifically, the mutant TNFSF protein group includes at least one modified receptor contact domain with reduced affinity and / or signaling ability for a desired receptor, wherein the protein is desired Is unable to substantially activate its receptor, but retains the ability to interact with other TNFSF proteins.

別の態様では、本発明は、天然産生TNFSF単量体タンパク質を、TNFSFタンパク質の少なくとも1つの変異型細胞外ドメインを含む変異型TNFSF単量体タンパク質と接触させて、混合TNFSFオリゴマーを形成させることを含む、天然産生TNFSFタンパク質との拮抗方法を提供するものである。ある場合、例えば、この混合オリゴマーが、少なくとも1つの受容体結合部位において受容体中間面と相互作用して、その受容体を、受容体のシグナル伝達活性化が実質的にできなくなるようにするような場合には、これらの混合オリゴマーの受容体シグナル伝達は、野生型オリゴマーと対比して低くなっている。言い換えればまたは付言すれば、これらの混合オリゴマーは、受容体シグナル伝達の活性化が実質的に不能である。   In another aspect, the invention contacts a naturally occurring TNFSF monomer protein with a mutant TNFSF monomer protein comprising at least one mutant extracellular domain of the TNFSF protein to form a mixed TNFSF oligomer. A method for antagonizing naturally occurring TNFSF protein is provided. In some cases, for example, the mixed oligomer interacts with the receptor interface at at least one receptor binding site so that the receptor is substantially incapable of signaling activation of the receptor. In some cases, receptor signaling of these mixed oligomers is low compared to wild-type oligomers. In other words or in addition, these mixed oligomers are substantially incapable of activating receptor signaling.

本発明は、TNFスーパーファミリータンパク質リガンド類の変異型群の、各種疾患の阻止または処置への使用に関する。これらの変異型は、それら自身との複合物またはこのスーパーファミリーの天然産生メンバーとの複合体のいずれかにおけるそれらのオリゴマー性種として機能する能力を保持させながら、それらの生化学的シグナル伝達能力を除去または低減させるべく特に技術設計された(specifically engineered)ものである。   The present invention relates to the use of a variant group of TNF superfamily protein ligands for the prevention or treatment of various diseases. These variants retain their ability to function as their oligomeric species either in a complex with themselves or with a naturally occurring member of this superfamily, while retaining their ability to biochemical signaling It is specifically engineered to remove or reduce.

好ましい実施態様において、変異型TNFSFタンパク質は、混合オリゴマー、最も好ましくは三量体、を形成させるための他のTNFSFタンパク質に対する親和性は維持させながら、野生型TNFSFTNFSFタンパク質と対比して、受容体を通じての顕著に低下したシグナル伝達が生じるように技術設計されている。そのような変異型TNFSFタンパク質を、「ドミナントネガティブTNFSF変異型」または「DN−TNFSF」と称する。これらのドミナントネガティブTNFSF変異型は、生化学的シグナル伝達を評価できる程度に活性化させる能力がない混合ヘテロ三量体群中に、1つまたはそれ以上の天然産生TNFSFタンパク質を隔離することによって作用する。従って、DN−TNFSFタンパク質は、天然産生TNFSFの作用と拮抗するように作用する。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is passed through the receptor as opposed to the wild type TNFSFNFSF protein while maintaining affinity for other TNFSF proteins to form mixed oligomers, most preferably trimers. The technology is designed to produce significantly reduced signal transduction. Such mutant TNFSF protein is referred to as “dominant negative TNFSF mutant” or “DN-TNFSF”. These dominant negative TNFSF variants act by sequestering one or more naturally occurring TNFSF proteins in a mixed heterotrimeric group that is not capable of activating biochemical signaling to an appreciable extent. To do. Thus, the DN-TNFSF protein acts to antagonize the action of naturally produced TNFSF.

本発明は、野生型TNFSFタンパク質群と対比して少なくとも1つの修飾があるアミノ酸配列を含む、非天然産生変異型TNFSFタンパク質群(例えば、天然には見出されないタンパク質群)を提供するものである。好適なタンパク質の例には、それらに限定されないが、TNF−α、リンホトキシン−α、リンホトキシン−β、Fasリガンド(FasL)、TRAIL、CD40リガンド(CD40L)、CD30リガンド、CD27リガンド、Ox40リガンド、APRIL、BLyS、4−IBBL、TRANCEおよびRANKL(OPGL)、およびその他のTNFSFメンバーであると認められる各種タンパク質が含まれる。   The present invention provides a non-naturally occurring mutant TNFSF protein group (for example, a protein group not found in nature) comprising an amino acid sequence having at least one modification compared to the wild-type TNFSF protein group. . Examples of suitable proteins include, but are not limited to, TNF-α, lymphotoxin-α, lymphotoxin-β, Fas ligand (FasL), TRAIL, CD40 ligand (CD40L), CD30 ligand, CD27 ligand, Ox40 ligand, APRIL , BLyS, 4-IBBL, TRANCE and RANKL (OPGL), and other proteins recognized as being other TNFSF members.

好ましい実施態様は、変異型TNFSFタンパク質群を利用するものであって、それらの変異型タンパク質は、野生型TNFSFメンバーの1つまたはそれ以上と相互作用して、受容体シグナル伝達を実質的に活性化する能力がない混合三量体を形成するものである。好ましくは、少なくとも1つのアミノ酸変更がある変異型TNFSFタンパク質群が、野生型TNFSFタンパク質と対比して使用される。   A preferred embodiment utilizes mutant TNFSF proteins, which interact with one or more of the wild type TNFSF members to substantially activate receptor signaling. It forms a mixed trimer without the ability to convert. Preferably, a mutant TNFSF protein group with at least one amino acid change is used in contrast to the wild type TNFSF protein.

他の好ましい実施態様において、各修飾は、個別的にまたは組合せ(いかなる組合せも可能である)のいずれかでなされ得る。好ましい実施態様においては、各変異型TNFSFタンパク質中、少なくとも1つの、そして好ましくはより多くの位置が利用される。例えば、アミノ酸置換を組み合わせて二重変異型または三重点変異型を形成させる。   In other preferred embodiments, each modification can be made either individually or in combination (any combination is possible). In a preferred embodiment, at least one and preferably more positions are utilized in each mutant TNFSF protein. For example, amino acid substitutions are combined to form a double mutant or triple point mutant.

さらなる実施態様では、1つのTNFSF分子を、例えば、PEG化(PEGylation)またはグリコシル化により、化学的に修飾することができる。
他の態様では、N−またはC−末端部分を削除する。さらなる実施態様では、1つのTNFSF分子を、環状に並べ替える(circularly permuted)ことができる。
In a further embodiment, one TNFSF molecule can be chemically modified, for example, by PEGylation or glycosylation.
In other embodiments, the N- or C-terminal portion is deleted. In a further embodiment, one TNFSF molecule can be circularly permuted.

別の態様では、該変異型タンパク質の2つまたはそれ以上の受容体相互作用ドメインが、リンカーペプチドまたは他の手段によって共有的に連結される。好ましくは、このリンカーペプチドは、少なくとも1つのそして約30よりは多くないアミノ酸残基の配列であり、下記アミノ酸残基:Gly、Ser、Ala、またはThrの1つまたはそれ以上を含むものである。
さらなる態様において、本発明は、非天然産生変異型TNFSFタンパク質群をコードする組換え体核酸、発現ベクター類、および宿主細胞等を提供するものである。
In another embodiment, two or more receptor interaction domains of the mutant protein are covalently linked by a linker peptide or other means. Preferably, the linker peptide is a sequence of at least one and not more than about 30 amino acid residues, and includes one or more of the following amino acid residues: Gly, Ser, Ala, or Thr.
In a further aspect, the present invention provides recombinant nucleic acids, expression vectors, host cells and the like encoding non-naturally produced mutant TNFSF proteins.

別の態様において、本発明は、本発明の宿主細胞を、該核酸の発現に適した条件下に培養することを含む、非天然産生変異型TNFSFタンパク質の製造方法を提供するものである。
さらなる態様では、本発明は、本発明の変異型TNFSFタンパク質と医薬的坦体とを含有する医薬組成物を提供する。
さらなる態様では、本発明は、本発明の変異型TNFSFタンパク質を患者に投与することを含む、TNFSF関連疾患の処置方法を提供する。
In another aspect, the present invention provides a method for producing a non-naturally produced mutant TNFSF protein comprising culturing the host cell of the present invention under conditions suitable for expression of the nucleic acid.
In a further aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a mutant TNFSF protein of the present invention and a pharmaceutical carrier.
In a further aspect, the present invention provides a method for treating a TNFSF-related disease comprising administering to a patient a mutant TNFSF protein of the present invention.

図面の簡単な説明
図1は、ドミナントネガティブTNFSFタンパク質が、それによって天然産生TNFSFタンパク質の作用と拮抗できる総合的メカニズムを示す。各卵型は、TNFSFタンパク質単量体を表し、各三角形は受容体分子を表す。天然産生変異型TNFSFは、受容体群を活性な一つの複合体に組織化することによって典型的にシグナル伝達する。変異型TNFSFタンパク質は、それらの受容体接触ドメイン中で、受容体結合および/またはシグナル伝達が低減するように修飾されている(瘤および棒きれ)。変異型TNFSF三量体を天然産生TNFSFタンパク質三量体とともに培養すると、それらは4種の異なる三量体(それらのうち3種は不活性である)を形成して平衡する。十分な濃度のドミナントネガティブ変異型TNFSFは、本質的にすべての天然産生TNFSFタンパク質を不活性なヘテロ三量体複合物にして隔離するであろう。この、および関連する、TNFSFタンパク質不活性化メカニズムを介して、ドミナントネガティブTNFSF変異型群は、それらの治療的効果を発揮する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows the overall mechanism by which a dominant negative TNFSF protein can thereby antagonize the action of a naturally produced TNFSF protein. Each egg type represents a TNFSF protein monomer and each triangle represents a receptor molecule. Naturally occurring mutant TNFSF typically signals by organizing the receptor group into one active complex. Mutant TNFSF proteins have been modified in their receptor contact domains to reduce receptor binding and / or signaling (lumps and sticks). When mutated TNFSF trimers are cultured with naturally produced TNFSF protein trimers, they form and equilibrate to four different trimers, three of which are inactive. A sufficient concentration of dominant negative mutant TNFSF will sequester essentially all naturally produced TNFSF protein into an inactive heterotrimeric complex. Through this and related TNFSF protein inactivation mechanism, the dominant negative TNFSF variants exert their therapeutic effects.

図2は、TNFSFリガンド単量体の構造的重複を示す。実験的に決定されたCD40L(1ALY)、RANKL(1JTZ)、TNFB(1TNR)、およびTRAIL(1DG6)の各構造は、TNFA(1TNF)の構造の上に重ねて示してある。   FIG. 2 shows the structural overlap of TNFSF ligand monomers. Experimentally determined CD40L (1ALY), RANKL (1JTZ), TNFB (1TNR), and TRAIL (1DG6) structures are shown superimposed on the structure of TNFA (1TNF).

図3は、ヒトTNFSFメンバー群の多項配列アラインメント(MSA)を示す。図3は、各個別配列の位置番号付けをも示す。TNF−α(TNFA)およびTNFB(LT−α)に対する番号付けは、現条約に基づいている。他の全ての配列に対する番号付けは、該タンパク質の完全長前駆体配列に基づいている。リガンド−受容体複合体構造が実験的に決められた配列に対しては、リガンド−受容体中間面にある残基を灰色にして強調してある。黒色にして強調してある中間面は、TNFスーパーファミリーリガンド類の7つの総受容体接触領域を定義するのに使用している。位置番号1から始まっている総括番号付けシステムも、参考のために、MSAの上部に含めてある。   FIG. 3 shows the multiple sequence alignment (MSA) of the human TNFSF member group. FIG. 3 also shows the position numbering of each individual sequence. The numbering for TNF-α (TNFA) and TNFB (LT-α) is based on the current Convention. The numbering for all other sequences is based on the full-length precursor sequence of the protein. For sequences where the ligand-receptor complex structure has been experimentally determined, the residues at the ligand-receptor interface are highlighted in gray. The intermediate surface highlighted in black is used to define the seven total receptor contact regions of the TNF superfamily ligands. A general numbering system starting at position number 1 is also included at the top of the MSA for reference.

図4Aは、TNF−アルファ変異型群を、野生型TNF−アルファと予め交換して、293T細胞中のTNF−アルファ誘発性のNFkB活性化を低減させていることを示すチャートである。図4Bは、野生型TNF−アルファのA145/Y87HTNFSF変異型との交換が、HeLa細胞中でのNFkBのTNFSF−誘発性核移行(nuclear translocation)を阻害することを示している、HeLa細胞中でのNFkBの免疫的−位置特定写真である。図4Cは、TNFSF変異型A145R/Y87Hが、NFkB−誘導ルシフェラーゼレポーターの、野生型TNFSF−誘発性活性化を低減することを示す。   FIG. 4A is a chart showing that the TNF-alpha variant group has been pre-exchanged with wild-type TNF-alpha to reduce TNF-alpha-induced NFkB activation in 293T cells. FIG. 4B shows that exchange of wild-type TNF-alpha with A145 / Y87HTNFSF mutants inhibits TNFSF-induced nuclear translocation of NFkB in HeLa cells. FIG. 3 is an immuno-localization photograph of NFkB. FIG. 4C shows that TNFSF variant A145R / Y87H reduces wild type TNFSF-induced activation of the NFkB-induced luciferase reporter.

図5は、TNF−アルファ変異型のアンタゴニスト活性を示すチャートである。
図6A−Cは、各種TNF−アルファ変異型による、カスパーゼ活性化についての用量応答曲線である。
FIG. 5 is a chart showing the antagonist activity of the TNF-alpha variant.
6A-C are dose response curves for caspase activation by various TNF-alpha variants.

図7Aは、ドミナント−ネガティブ阻害性RANKL変異型ストラテジーモデルを示す。野生型RANKLとのRANKL変異型のホモ三量体およびヘテロ三量体は、RANK受容体を活性化しない。RANKL変異型は、これらのヘテロ三量体種を形成させることを介して野生型RANKLタンパク質を不活性にする、ドミナント−ネガティブなやり方で作用する。設計したRANKLタンパク質上の瘤および棒きれは、RANKLの小型および大型の結合ドメインでの理論的にデザインされた、受容体結合と干渉する変異をシンボル的に示している。この野生型RANKLを不活性化するメカニズムを経由して、本発明のドミナント−ネガティブ阻害性RANKL変異型群は、それらの治療的効果を発揮するのである。   FIG. 7A shows a dominant-negative inhibitory RANKL mutant strategy model. RANKL mutant homotrimers and heterotrimers with wild type RANKL do not activate the RANK receptor. RANKL variants act in a dominant-negative manner that inactivates wild-type RANKL protein through the formation of these heterotrimeric species. The knobs and sticks on the designed RANKL protein symbolize the theoretically designed mutations that interfere with receptor binding in the small and large binding domains of RANKL. Via this mechanism of inactivating wild-type RANKL, the dominant-negative inhibitory RANKL mutant groups of the present invention exert their therapeutic effects.

図7Bは、コンピューター設計した阻害性RANKL変異型のリストを示す。これらの阻害性変異型は、RANKL溶解性変異型と組み合わせて、可溶性ヒトRANKL変異型を製造することができる。
図7Cは、RANKL溶解性変異型C22S/I247E媒介の破骨細胞発生が、OPGおよびRANK−Fcによって拮抗されることを示す。各プロットは、BioSource社製RANKL商品が、Xencor社製溶解性変異型と同程度に拮抗されることを示している。BSAおよびEnbrel対照は、この拮抗がOPGおよびRANK−Fcと相互作用するRANKLに特異的なものであることを示している。RANK−FcおよびOPG対照は、それらが破骨細胞発生を媒介しないことを示している。
FIG. 7B shows a list of computer designed inhibitory RANKL variants. These inhibitory variants can be combined with the RANKL soluble variant to produce a soluble human RANKL variant.
FIG. 7C shows that RANKL soluble mutant C22S / I247E-mediated osteoclast development is antagonized by OPG and RANK-Fc. Each plot shows that the RANKL product from BioSource is antagonized to the same extent as the soluble variant from Xencor. The BSA and Enbrel controls indicate that this antagonism is specific for RANKL that interacts with OPG and RANK-Fc. RANK-Fc and OPG controls show that they do not mediate osteoclast development.

図7Dは、RANKL変異型拮抗スクリーンを示す。RANKL変異型の破骨細胞発生拮抗能力は、RANKL−C221S/I247EをRANKL変異型と混合し、培養し、RAW264.7細胞に加えたときのTRAPレベルをモニターすることによって評価した。TRAPは、RAW264.7細胞のRANK−媒介の破骨細胞発生進行につれて、それらの細胞から放出される。この実験は、このプロセスと拮抗するRANKL変異型を同定した。図7E。10倍過剰の変異型に対するRANKL−C221S/I247Eの固定比率を用いるRANKL変異型拮抗スクリーン。RANKL変異型の破骨細胞発生拮抗能力は、RANKL−C221S/I247EをRANKL変異型と混合し、培養し、2logs以上に希釈し、そしてRAW264.7細胞に加えたときのTRAPレベルをモニターすることによって評価した。TRAPは、RAW264.7細胞のRANK−媒介の破骨細胞発生進行につれて、それらの細胞から放出される。この実験は、このプロセスと拮抗するRANKL変異型を同定した。図7Fは、RANKL変異型拮抗スクリーンを示す。RANKL変異型の破骨細胞発生拮抗能力は、RANKL−C221S/I247EおよびRANKL変異型をRAW264.7細胞に加えたとき、但し予培養はしない、のTRAPレベルをモニターすることによって評価した。TRAPは、RAW264.7細胞のRANK−媒介の破骨細胞発生進行につれて、それらの細胞から放出される。この実験は、このプロセスと拮抗するRANKL変異型を同定した。図7Gは、RANKL拮抗変異型の要約を示す。これらの変異型は、RANKL−媒介の破骨細胞発生と拮抗することが示された。   FIG. 7D shows the RANKL mutant antagonist screen. The ability of the RANKL mutant to antagonize osteoclastogenesis was assessed by monitoring TRAP levels when RANKL-C221S / I247E was mixed with the RANKL mutant, cultured, and added to RAW264.7 cells. TRAP is released from RAW264.7 cells as RANK-mediated osteoclast development proceeds. This experiment identified a RANKL variant that antagonized this process. FIG. 7E. RANKL mutant antagonism screen using a fixed ratio of RANKL-C221S / I247E to a 10-fold excess mutant. The ability of RANKL mutants to antagonize osteoclastogenesis is to monitor TRAP levels when RANKL-C221S / I247E is mixed with RANKL mutant, cultured, diluted to 2 logs or more and added to RAW264.7 cells. Evaluated by. TRAP is released from RAW264.7 cells as RANK-mediated osteoclast development proceeds. This experiment identified a RANKL variant that antagonized this process. FIG. 7F shows the RANKL mutant antagonist screen. The ability of RANKL mutants to antagonize osteoclastogenesis was assessed by monitoring TRAP levels when RANKL-C221S / I247E and RANKL mutants were added to RAW264.7 cells but not precultured. TRAP is released from RAW264.7 cells as RANK-mediated osteoclast development proceeds. This experiment identified a RANKL variant that antagonized this process. FIG. 7G shows a summary of RANKL antagonistic variants. These variants have been shown to antagonize RANKL-mediated osteoclast development.

発明の詳細な説明
本発明は、ドミナント−ネガティブな表現型または作用メカニズムを顕わす、新規なタンパク質群に関する。本発明のドミナント−ネガティブ治療ストラテジーは、天然産生TNFSFタンパク質に比して、受容体結合および/または活性化特性、および天然産生TNFSFタンパク質をオリゴマー化する能力が低下している、新規なTNFSF変異型の設計に基づいている(図1)。言い換えれば、TNFSF受容体群の活性化を(天然産生TNFSFタンパク質に比して)低下する(好ましくは実質的に活性化しなくなる)に至るTNFSF変異型群は、少なくとも1つの天然産生TNFSFタンパク質と交換し、それを低減したまたは不活性化したヘテロオリゴマーにして隔離し、それらのオリゴマーの生物学的活性、例えば、該受容体を結合および/または活性化する能力、を阻害する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel class of proteins that exhibit a dominant-negative phenotype or mechanism of action. The dominant-negative therapeutic strategy of the present invention is a novel TNFSF variant with reduced receptor binding and / or activation properties and the ability to oligomerize a naturally produced TNFSF protein compared to a naturally produced TNFSF protein. (Fig. 1). In other words, the TNFSF variant group that leads to a decrease (preferably substantially no activation) of the TNFSF receptor group (compared to the naturally occurring TNFSF protein) is exchanged for at least one naturally occurring TNFSF protein. It is sequestered in a reduced or inactivated hetero-oligomer and inhibits the biological activity of those oligomers, eg, the ability to bind and / or activate the receptor.

本発明のドミナント−ネガティブTNFSF変異型は、TNFSFタンパク質をキイ受容体接触ポイントにおいて、該受容体を結合するかまたは活性化するいずれかのリガンドの能力を崩壊させるように修飾することにより設計できる。これらのオリゴマー性TNFSF変異型の天然産生TNFSFタンパク質との交換および物理的相互作用により、天然産生TNFSFタンパク質の活性低下または脱活性が生じる。この目的をより効果的に達成するために、本発明のTNFSF変異型は、天然産生TNFSFタンパク質を優先的にヘテロ−オリゴマー化するように設計することもできる。あるいは、これらの変異型は、互いに相手と結合し、存在する変異型オリゴマーの量により;例えば、該変異型混合オリゴマーの結合に有利となる平衡により、どの天然産生TNFSFタンパク質の作用をも「交換」し去るように設計することもできる。
従って、本発明は、天然産生TNFSFタンパク質と拮抗する、TNFSFタンパク質の細胞外ドメインの変異型を利用する方法および組成物を提供するものである。
The dominant-negative TNFSF variants of the present invention can be designed by modifying the TNFSF protein at the key receptor contact point to disrupt the ability of either ligand to bind or activate the receptor. Exchange and physical interaction of these oligomeric TNFSF variants with naturally produced TNFSF proteins results in reduced activity or deactivation of the naturally produced TNFSF protein. In order to more effectively achieve this goal, the TNFSF variants of the present invention can also be designed to preferentially hetero-oligomerize naturally produced TNFSF proteins. Alternatively, these variants bind to each other and depend on the amount of variant oligomers present; for example, the equilibrium of the variant mixed oligomers favors the exchange of any naturally produced TNFSF protein. It can also be designed to go away.
Accordingly, the present invention provides methods and compositions that utilize mutants of the extracellular domain of TNFSF protein that antagonize naturally occurring TNFSF protein.

「細胞外ドメイン」または「ECD」は、本明細書で使用するとき、タンパク質の細胞外において優勢的に存在するセグメントを意味し、それは該タンパク質の残りの部分から切り離しまたは単離すると一般に可溶性である。膜貫通タンパク質については、このセグメントは、膜貫通ドメインを介して該細胞につなぎ合わせられるか、またはタンパク分解性消化によって該細胞から放出させられ得る。あるいは、この細胞外ドメインは、該細胞から分泌されるとき、全タンパク質またはそのアミノ酸セグメント群を含み得る。一般に、TNFSFメンバーは、II膜貫通タンパク質群(細胞外C末端)として発現される。未処理のこのタンパク質は、一般に、約10ないし80アミノ酸の不定型のシグナルアンカー/細胞内ドメインを含む。細胞外領域は、約140〜215アミノ酸の長さであり得る。TNFSFタンパク質の可溶性形態群は、TNF−アルファ変換酵素群(TACE)と称するマトリックスメタロプロテイナーゼによるシグナルプロペプチドのタンパク分解性開裂、または直接組換え方法により得られる。図3は、多数の異なるTNFSFタンパク質由来の多数の細胞外ドメインを示す。当業者には理解されるように、これらのドメインは図3に示したものより短いかまたは長いものであり得る。   “Extracellular domain” or “ECD” as used herein means a segment that predominates in the extracellular portion of a protein, which is generally soluble when separated or isolated from the rest of the protein. is there. For transmembrane proteins, this segment can be tethered to the cell via a transmembrane domain or released from the cell by proteolytic digestion. Alternatively, the extracellular domain may comprise the entire protein or amino acid segments thereof when secreted from the cell. In general, TNFSF members are expressed as a group of II transmembrane proteins (extracellular C-terminus). This unprocessed protein generally contains an atypical signal anchor / intracellular domain of about 10 to 80 amino acids. The extracellular region can be about 140-215 amino acids long. Soluble forms of the TNFSF protein are obtained by proteolytic cleavage of the signal propeptide by matrix metalloproteinases called TNF-alpha converting enzymes (TACE) or by direct recombinant methods. FIG. 3 shows a number of extracellular domains from a number of different TNFSF proteins. As will be appreciated by those skilled in the art, these domains can be shorter or longer than those shown in FIG.

好ましい実施態様において、この細胞外ドメインは、可溶性であり、(好ましくは野生型単量体との)オリゴマー類を形成する、TNFSFタンパク質または変異型タンパク質として、機能的に定義することができる。
別に異なる開示をしない限り、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、細胞外ドメインまたはそれらの機能的均等物から構成される。即ち、本発明の変異型は、特に記載しない限り、膜貫通ドメインを含まない。本発明のある実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、TNFSFタンパク質の膜結合天然産生形態と拮抗し、そして他の実施態様では、本発明の変異型タンパク質は、天然産生TNFSFタンパク質の可溶性形態と拮抗するか、または両方である。
In a preferred embodiment, this extracellular domain can be functionally defined as a TNFSF protein or mutant protein that is soluble and forms oligomers (preferably with wild type monomers).
Unless otherwise disclosed, the mutant TNFSF proteins of the invention are composed of extracellular domains or functional equivalents thereof. That is, the mutants of the present invention do not contain a transmembrane domain unless otherwise specified. In one embodiment of the invention, the mutant TNFSF protein of the invention antagonizes the membrane-bound native production form of the TNFSF protein, and in other embodiments, the mutant protein of the invention is soluble in the naturally produced TNFSF protein. It antagonizes the form or both.

本発明のTNFSFタンパク質は、変異型タンパク質である。本発明の変異型TNFSFタンパク質および核酸は、天然産生または野生型TNFSFと識別される。「天然産生」「野生型」「天然」または文法的に相当な語句は、自然に見出されるアミノ酸配列または核酸を意味し、対立遺伝子の変化を含む;即ち、通常は計画的に修飾されないアミノ酸配列または核酸配列である。従って、「非天然産生」または「合成」または「組換え」または文法的に相当な語句は、自然には見出されないアミノ酸配列または核酸配列をここでは意味する;即ち、通常は計画的に修飾されたアミノ酸配列または核酸配列である。本明細書における「組換え核酸」の用語は、一般的に、核酸をエンドヌクレアーゼによって操作して、自然には通常見出されない形状で、独自にインビトロで形成された核酸を意味する。従って、分離された直線状の変異型TNFSF核酸、または通常では結合していないDNA分子に連結することによってインビトロで形成された発現ベクターは、共にこの発明の目的には組換え体であると考えられる。一旦組換え核酸が作成され宿主細胞または生物に再導入されたら、それは非組換え的に、即ち、インビトロの操作ではなく宿主細胞のインビボの細胞機構を使用して複製するであろうと理解される;しかしながら、そのような核酸は一旦組換え的に産生されれば、以後は非組換え的に複製しても、本発明のためにはなお組換え体と考えられる。   The TNFSF protein of the present invention is a mutant protein. The mutant TNFSF proteins and nucleic acids of the invention are distinguished from naturally occurring or wild type TNFSF. “Naturally produced”, “wild type”, “natural” or grammatically equivalent phrase means an amino acid sequence or nucleic acid found in nature and includes allelic changes; ie, amino acid sequences that are not normally deliberately modified Or a nucleic acid sequence. Thus, “non-naturally-occurring” or “synthetic” or “recombinant” or grammatically equivalent phrases herein refer to amino acid or nucleic acid sequences that are not found in nature; Amino acid sequence or nucleic acid sequence. As used herein, the term “recombinant nucleic acid” generally refers to a nucleic acid that is uniquely formed in vitro in a form that is not normally found in nature by manipulating the nucleic acid with an endonuclease. Thus, both isolated linear mutant TNFSF nucleic acids or expression vectors formed in vitro by ligation to normally unbound DNA molecules are considered recombinant for the purposes of this invention. It is done. It is understood that once a recombinant nucleic acid has been created and reintroduced into a host cell or organism, it will replicate non-recombinant, i.e., using the in vivo cellular machinery of the host cell rather than in vitro manipulation. However, once such nucleic acid is produced recombinantly, it will still be considered recombinant for the purposes of the present invention, even if replicated non-recombinantly thereafter.

同様に、「組換えタンパク質」は、組換え技術を用いて、即ち、上記したような組換え核酸の発現によって作成されたタンパク質である。組換えタンパク質は、少なくとも1つまたはそれ以上の特徴により、天然産生タンパク質と識別される。例えば、このタンパク質は、その野生型宿主中では通常随伴しているタンパク質群および化合物群の幾つかまたは全部から単離し、精製することができ、かくして実質的に純粋にすることができる。例えば、単離したタンパク質は、その天然形態においては、与えられた試料中で、通常好ましくは全タンパク質の少なくとも約0.5%、より好ましくは少なくとも約5重量%を構成して随伴している原料の少なくとも幾つかを随伴しない。実質的に純粋なタンパク質は、少なくとも全タンパク質重量の約75%、好ましくは少なくとも約80%、特に好ましくは少なくとも約90%を構成する。この定義は、異なる生物体または宿主細胞中、ある生物体からの変異型TNFSFタンパク質の製造を含む。あるいは、このタンパク質は、誘導可能プロモーターまたは高発現プロモーターの使用により、通常みられるものより顕著に高い濃度においてつくることができ、そのようにして増加した濃度レベルにおいてタンパク質をつくることができる。さらに、本明細書で概説した本発明の変異型TNFSFタンパク質のすべてが、それらが、対応する野生型の内因性(endogeneous)配列と対比して、アミノ酸の置換、挿入および欠失、好ましくは置換を含むことから、天然には通常みられない形態にある。   Similarly, a “recombinant protein” is a protein made using recombinant techniques, ie, by expression of a recombinant nucleic acid as described above. A recombinant protein is distinguished from naturally occurring protein by at least one or more characteristics. For example, the protein can be isolated and purified from some or all of the proteins and compounds normally associated with it in its wild-type host, and can thus be made substantially pure. For example, an isolated protein, in its native form, is usually accompanied by at least about 0.5%, more preferably at least about 5% by weight of the total protein in a given sample. It is not accompanied by at least some of the ingredients. The substantially pure protein constitutes at least about 75%, preferably at least about 80%, particularly preferably at least about 90% of the total protein weight. This definition includes the production of mutant TNFSF proteins from one organism in a different organism or host cell. Alternatively, the protein can be produced at concentrations significantly higher than those normally found by the use of inducible promoters or high expression promoters, thus making the protein at increased concentration levels. In addition, all of the mutant TNFSF proteins of the invention outlined herein are amino acid substitutions, insertions and deletions, preferably substitutions, as compared to the corresponding wild-type endogenous sequences. In the form not normally found in nature.

代表的な天然産生のヒトTNFSFのアミノ酸配列は、図3に示してある。特に断らない限り、変異型TNFSFタンパク質および変異型TNFSF核酸の位置番号は、すべて、これらの配列に基づいていることに留意さるべきである。即ち、当業者には明らかなように、TNFSFタンパク質および変異型TNFSFタンパク質のアラインメントは、以下に要説するように、標準的プログラムを用いて2つのタンパク質間の「等価」位置の同定によってなされ得る。従って、本発明の変異型TNFSFタンパク質群および核酸群は、非天然産生のもの;即ち天然には存在しないものである。   The amino acid sequence of a representative naturally occurring human TNFSF is shown in FIG. It should be noted that the position numbers of mutant TNFSF proteins and mutant TNFSF nucleic acids are all based on these sequences, unless otherwise noted. That is, as will be apparent to those skilled in the art, the alignment of the TNFSF protein and the mutant TNFSF protein can be made by identifying an “equivalent” position between the two proteins using a standard program, as outlined below. . Accordingly, the mutant TNFSF proteins and nucleic acids of the present invention are non-naturally occurring; i.e., non-naturally occurring.

好ましい実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、非保存性修飾(例えば、置換)を含む。本明細書中では、「非保存性」修飾とは、野生型残基と変異残基とが、疎水性、電荷、サイズおよび形状を含む物理的特性の1つまたはそれ以上において、顕著に相違している修飾を意味する。例えば、極性残基から非極性残基への、またはその逆の修飾、陽性荷電残基から陰性荷電残基への、またはその逆の修飾、および大型残基から小型残基への、またはその逆の修飾は、非保存性修飾である。例えば、改変領域におけるポリペプチドバックボーンの構造、例えば、アルファ−ヘリカル(helical)またはベータ−シート構造;標的部位における分子の電荷または疎水性;または側鎖の嵩:に一層顕著に影響する置換を行い得る。一般にポリペプチドの特性に最も大きな変化を生じると期待される置換は、以下のようなものである;(a)親水性残基、例えば、セリルまたはスレオニルが、疎水性残基、例えば、ロイシル、イソロイシル、フェニルアラニル、バリルまたはアラニルに(または、によって)置換される;(b)システインまたはプロリンが、何か他の残基に(または、によって)置換される;(c)電気的に陽性な側鎖を有する残基、例えば、リジル、アルギニル、またはヒスチジルが、電気的に陰性な側鎖を有する残基、例えば、グルタミルまたはアスパルチルに(または、によって)置換される;または(d)嵩高い側鎖を有する残基、例えば、フェニルアラニンが、側鎖を有しないもの、例えば、グリシンに(または、によって)置換される、ものなどである。好ましい実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、少なくとも1つの非保存性修飾を有する。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein of the invention contains non-conservative modifications (eg, substitutions). As used herein, a “non-conservative” modification is a significant difference between wild-type and mutated residues in one or more physical properties, including hydrophobicity, charge, size and shape. Means the modification. For example, polar residues to nonpolar residues or vice versa, positively charged residues to negatively charged residues, or vice versa, and large residues to small residues or vice versa The reverse modification is a non-conservative modification. For example, substitutions may be made that more significantly affect the structure of the polypeptide backbone in the altered region, such as alpha-helical or beta-sheet structures; molecular charge or hydrophobicity at the target site; or side chain bulk: obtain. In general, the substitutions that are expected to produce the greatest changes in polypeptide properties are as follows: (a) a hydrophilic residue such as seryl or threonyl is a hydrophobic residue such as leucyl, Substituted by (or by) isoleucyl, phenylalanyl, valyl or alanyl; (b) cysteine or proline is substituted by (or by) some other residue; (c) electropositive A residue having an unfavorable side chain, such as lysyl, arginyl, or histidyl, is substituted (or by) a residue having an electronegative side chain, such as glutamyl or aspartyl; or (d) bulk Residues with high side chains, eg phenylalanine, without side chains, eg substituted with (or by) glycine Etc. it is. In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein of the invention has at least one non-conservative modification.

保存性修飾は、総括的に以下に示すようなものである。しかしながら、当技術分野で知られているように、その他にも保存性と考えられる置換はあり得る:

Figure 2005530482
Conservative modifications are generally as shown below. However, as is known in the art, there can be other substitutions that are considered conservative:
Figure 2005530482

タンパク質の修飾は、好ましくは置換であり、それらにはTNFSFメンバーの表面、境界およびコア領域へのものが含まれる。例えば、米国特許第6,188,965号および第6,269,312号参照(参照して本明細書の一部とする)。別の好ましい態様では、殊に(他の単量体または受容体のいずれかに対する)結合特性の改変が所望である場合、修飾は表面残基に対してなされ得る。   Protein modifications are preferably substitutions, which include those on the surface, boundaries and core regions of TNFSF members. See, for example, US Pat. Nos. 6,188,965 and 6,269,312 (which are incorporated herein by reference). In another preferred embodiment, modifications can be made to surface residues, particularly if alteration of binding properties (to any other monomer or receptor) is desired.

変異型タンパク質は、例えば、以前に米国特許第6,188,965号;第6,296,312号;第6,403,312号;U.S.S.N.s09/419,351,09/782,004,09/927,790,09/877,695,および09/877,695に記載されているPDATMシステム;アラニンスキャン法(米国特許第5,506,107号参照)、遺伝子シャフリング(gene shuffling)(WO01/25277)、部位飽和変異発生法、平均場(mean field)、配列ホモロジー、または当業者に知られている、点変異部位および型の選択を導く他の方法を用いることによって発生させることができる。 Mutant proteins have been previously described, for example, in U.S. Patent Nos. 6,188,965; 6,296,312; 6,403,312; U.S.S.N.s09 / 419,351,09. / 782,004,09 / 927,790,09 / 877,695, and 09 / 877,695 PDA TM systems are described in; alanine scanning method (see U.S. Pat. No. 5,506,107), gene shuffling Use gene shuffling (WO01 / 25277), site saturation mutagenesis, mean field, sequence homology, or other methods known to those skilled in the art to guide the selection of point mutation sites and types Can be generated.

好ましい態様では、配列のおよび/または構造上のアラインメントを、本発明の変異型タンパク質を発生させるために使用することができる。当技術分野で知られているように、多数の; 例えば、Smith-Watermanのサーチ、Needleman-Wunsch、Double Affine Smith-Watermanのフレームサーチ、Gribskov/GCGのプロフィルサーチ、Gribskov/GCGのプロフィルスキャン、プロフィルフレームサーチ、Bucher 総括化プロフィル、Hidden Markovのモデル、Hframe、Double Frame、Blast、Psi-Blast、Clustal、およびGeneWise を含む配列−ベースのアラインメントプログラムがある。また、構造上のアラインメントプログラムには広範な種類のものが知られている。例えば、NCBI由来のVAST(http://www.ncbi.nlm.nih.gov:80/Structure/VAST/vast.shtml); SSAP (Orengo および Taylor, Methods Enzymol 266(617-635 (1996)) SARF2 (Alexandrov, Protein Eng 9(9):727-732. (1996)) CE (Shindyalov and Bourne, Protein Eng 11(9):739-747. (1998)); (Orengo et al., Structure 5(8):1093-108 (1997); Dali (Holm et al., Nucleic Acid Res. 26(1):316-9 (1998))参照、これらは全て参照して本明細書の一部とする。   In preferred embodiments, sequence and / or structural alignments can be used to generate mutant proteins of the invention. Numerous as known in the art; for example, Smith-Waterman search, Needleman-Wunsch, Double Affine Smith-Waterman frame search, Gribskov / GCG profile search, Gribskov / GCG profile scan, profile There are sequence-based alignment programs including Frame Search, Bucher Generalization Profile, Hidden Markov Model, Hframe, Double Frame, Blast, Psi-Blast, Clustal, and GeneWise. A wide variety of structural alignment programs are known. For example, VAST derived from NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov:80/Structure/VAST/vast.shtml); SSAP (Orengo and Taylor, Methods Enzymol 266 (617-635 (1996)) SARF2 (Alexandrov, Protein Eng 9 (9): 727-732. (1996)) CE (Shindyalov and Bourne, Protein Eng 11 (9): 739-747. (1998)); (Orengo et al., Structure 5 (8 ): 1093-108 (1997); Dali (Holm et al., Nucleic Acid Res. 26 (1): 316-9 (1998)), all of which are incorporated herein by reference.

本発明の方法は、個々のドメインがオリゴマー化して活性複合体を形成する、TNFSFのどの認定メンバーにも、または関連(例えば、タンパク質のc1qファミリー)システムにも適用することができる。これらのドメインは、多数の方法で修飾して受容体結合および/または活性化を欠失または低下させることができる。加えて、各修飾ドメインは、少なくとも1つの別の修飾ドメインと共有的にカップル化させ、拮抗活性が増強したドミナントネガティブタンパク質群を発生させることができる。   The methods of the invention can be applied to any certified member of TNFSF or related (eg, c1q family of proteins) systems in which individual domains oligomerize to form active complexes. These domains can be modified in a number of ways to delete or reduce receptor binding and / or activation. In addition, each modification domain can be covalently coupled with at least one other modification domain to generate a group of dominant negative proteins with enhanced antagonistic activity.

好ましい態様では、これらのタンパク質は、TNFSF (Oren, D.A., et al., (2002) Nature Structural Biology, 9, 288-292; Bodmer, J-L., et al., (2002) TIBS, 27, 19-26; Locksley, R.M., et al., (2001) Cell, 104, 487-501; WO 01/25277参照; これらは全て参照して明示的に本明細書の一部とする)に属する。従って、「TNFSF」タンパク質の定義には、関心のあるTNFSFメンバーが含まれる、がそれらに限定はされない。関心のあるTNFSFメンバーにはTNFに対するリガンド類;RANKL(US5,843,678、参照して本明細書の一部とする)としても知られているオステオプロテゲリン[osteoprotegerin(OPG)]、CD40リガンド、BLyS、等および図3に示したその他のものが含まれる。しかしながら、幾つかの実施態様では、このTNFSFは特異的にTNF−αタンパク質を除外する。   In a preferred embodiment, these proteins are TNSFSF (Oren, DA, et al., (2002) Nature Structural Biology, 9, 288-292; Bodmer, JL., Et al., (2002) TIBS, 27, 19- 26; Locksley, RM, et al., (2001) Cell, 104, 487-501; see WO 01/25277; all of which are hereby expressly incorporated by reference. Thus, the definition of “TNFSF” protein includes, but is not limited to, a TNFSF member of interest. TNFSF members of interest include ligands for TNF; osteoprotegerin (OPG), also known as RANKL (US 5,843,678, incorporated herein by reference), CD40 ligand , BLyS, etc. and others shown in FIG. However, in some embodiments, the TNFSF specifically excludes the TNF-α protein.

本発明の組成物および方法は、例えば、タンパク質のC1q−関連ファミリーを含むTNFSFの構造的同族体、それらの例には30kDaの脂肪細胞補体(adipocyte complement)−関連タンパク質(ACRP30)およびそのヒト−相同分子種(ortholog)APM−1が含まれる、にも適用できる。ACRP30は、タンパク質のC1q−関連ファミリーに属し、コラーゲンドメインを含むかまたは含まないいずれかの、少なくとも23メンバーを含む。コラーゲン性ドメインを含むものには、ACRP30、C1qA、B、およびC鎖、しまりす中の冬眠−関連タンパク質(HP−20、25および27)、CORS26、およびエラスチン微小原線維(Elastin microfibril)中間面−局在タンパク質(EMILIN)がある。コラーゲンドメインを欠くものには、マルチメリン(multimerin)、およびセレブリン(cerebellins)1および3の前駆体が含まれる。これらのタンパク質の多く−それらも三量体または三量体の多量体を形成する−は、発生に、さらには免疫学的および物理学的ホメオスタシス(homeostasis)に関与してきている。   The compositions and methods of the present invention include, for example, structural homologs of TNFSF, including the C1q-related family of proteins, such as the 30 kDa adipocyte complement-related protein (ACRP30) and its human -Applicable to include ortholog APM-1. ACRP30 belongs to the C1q-related family of proteins and contains at least 23 members, either with or without collagen domains. Those that contain collagenous domains include ACRP30, C1qA, B, and C chains, hibernation in the cabbage-related proteins (HP-20, 25, and 27), CORS26, and the elastin microfibril interface- There is a localized protein (EMILIN). Those lacking the collagen domain include multimerin and the precursors of cerebellins 1 and 3. Many of these proteins, which also form trimers or multimeric trimers, have been implicated in development as well as in immunological and physical homeostasis.

本明細書中で概説しているように、変異型TNFSFタンパク質は、多様なメカニズムにより、野生型タンパク質に対するアンタゴニストとして役立っている。好ましい態様では、本発明の変異型タンパク質群は、内因性野生型TNFSFタンパク質群とヘテロオリゴマー群を形成し、それから対応する受容体群と結合する(しかし活性化はしない)。即ち、図1に図解しているように、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、好ましくは修飾して受容体分子との相互作用を崩壊させる。好ましくは、これらの修飾は、変異型のドメインの、天然産生TNFSFタンパク質と相互作用し、それを隔離する能力には実質的に影響しないものである。好ましい態様では、これらの修飾は、変異型TNFSFタンパク質類の、1つまたはそれ以上の天然産生TNFSFタンパク質とヘテロオリゴマー化する能力を増強する別の修飾と組み合わせることができる。特に好ましくは、受容体活性化およびオリゴマー化に影響する修飾は、以下にさらに概説するように、薬理動態特性を改良する化学的修飾(例えば、グリコシル化、PEG化、融合等)とも組合せられる。   As outlined herein, mutant TNFSF proteins serve as antagonists to wild-type proteins by a variety of mechanisms. In a preferred embodiment, the mutant protein group of the present invention forms a hetero-oligomer group with the endogenous wild type TNFSF protein group, and then binds (but does not activate) the corresponding receptor group. That is, as illustrated in FIG. 1, the mutant TNFSF protein of the present invention is preferably modified to disrupt the interaction with the receptor molecule. Preferably, these modifications are those that do not substantially affect the ability of the mutated domain to interact with and sequester the naturally occurring TNFSF protein. In preferred embodiments, these modifications can be combined with another modification that enhances the ability of the mutant TNFSF proteins to hetero-oligomerize with one or more naturally occurring TNFSF proteins. Particularly preferably, modifications that affect receptor activation and oligomerization are also combined with chemical modifications (eg, glycosylation, PEGylation, fusion, etc.) that improve pharmacokinetic properties, as further outlined below.

更に好ましくは、本発明は、TNFSFアンタゴニスト活性を有する、新規なタンパク質類および核酸類にも関する。従って、「アンタゴニスト」活性を有する変異型タンパク質は、以下にさらに定義するように、最後には受容体活性化を欠く結果となる。これは、変異型単量体類が野生型単量体類と相互作用して野生型単量体類と「拮抗する」、例えば、そのようにして野生型単量体類が受容体類と結合および/または活性化する能力がなくなる、ことによる。総括的に言えば、これらの混合オリゴマー類は少なくとも1つの変異型単量体を含み、少なくとも1つの野生型(例えば、内因性)の単量体は受容体の活性化を阻害する。   More preferably, the present invention also relates to novel proteins and nucleic acids having TNFSF antagonist activity. Thus, a mutant protein having “antagonist” activity will ultimately lack receptor activation, as further defined below. This is because mutant monomers interact with wild-type monomers and “antagonize” wild-type monomers, for example, so that wild-type monomers can interact with receptors. By the lack of the ability to bind and / or activate. Overall, these mixed oligomers contain at least one mutated monomer and at least one wild type (eg, endogenous) monomer inhibits receptor activation.

好ましい態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質群は、ドミナントネガティブタンパク質である。「ドミナントネガティブ」表現型または「作用メカニズム」とは、本明細書では、少なくとも1つの所望の受容体に対する親和性が低下しており、さらに/またはシグナル伝達が改変されており、そのようにして該タンパク質が他の受容体相互作用ドメインとオリゴマー化する能力を保持している(しかし該単量体は実質的に所望の受容体との相互作用および/またはシグナル伝達はできない)変異型TNFSF単量体を含むタンパク質を意味する(図1参照)。オリゴマー性リガンド複合体の組成、即ちヘテロ三量体についての2変異型:1天然型、または1変異型:2天然型、によって、リガンド媒介受容体活性化の阻害される程度が変化する(図1参照)。言い換えれば、受容体の活性化は、2変異型:1天然型を含む複合体では完全に阻害されるが、他の比率の変異型:天然型を含む複合体では活性化は低下する。あるいは、受容体活性化は、完全には阻害されず、ヘテロ二量体の組成および対応する作用モードに基づいて変化する程度に低下するとも言える。Menart, V., et al., (2000) Eur J Physiol., 439, R113-R115; U.S. Patent Pub. Nos. 2002/0039588, 2002/0040132, 2002/0037286, 2002/0037280も参照;それらは全て参照して本明細書の一部とする。変異型TNFSFの天然産生TNFSFに対する相対的濃度の関数とする、ヘテロ三量体アセンブリのモンテカルロ(Monte carlo)シミュレーションは、10倍過剰の変異型TNFSF単量体を加えたとき、概して、天然産生TNFSF単量体の99%以上が隔離されたことを示している。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein group of the present invention is a dominant negative protein. A “dominant negative” phenotype or “mechanism of action” is used herein to have reduced affinity for at least one desired receptor and / or altered signaling, and as such A mutant TNFSF single molecule that retains the ability of the protein to oligomerize with other receptor interaction domains (but the monomer is substantially incapable of interacting and / or signaling with the desired receptor) It means a protein containing a monomer (see FIG. 1). Depending on the composition of the oligomeric ligand complex, i.e., 2 variants for heterotrimers: 1 native, or 1 variant: 2 native, the degree of inhibition of ligand-mediated receptor activation is altered (Fig. 1). In other words, receptor activation is completely inhibited in complexes containing 2 variants: 1 natural type, but decreased in complexes containing other ratios of variants: natural type. Alternatively, it can be said that receptor activation is not completely inhibited and decreases to a degree that varies based on the composition of the heterodimer and the corresponding mode of action. See also Menart, V., et al., (2000) Eur J Physiol., 439, R113-R115; US Patent Pub. Nos. 2002/0039588, 2002/0040132, 2002/0037286, 2002/0037280; all of them Reference is made to this specification. Monte carlo simulation of heterotrimeric assembly as a function of the relative concentration of mutant TNFSF to naturally produced TNFSF generally results in natural TNFSF when a 10-fold excess of mutant TNFSF monomer is added. It shows that 99% or more of the monomers were sequestered.

当業者には理解されるように、本発明のドミナントネガティブ変異型を創製するための2種の主たるアプローチには:(1)個々の受容体相互作用ドメインを修飾して受容体結合および/またはシグナル伝達を低減または欠失させること;および、(2)修飾した受容体相互作用ドメイン群を共有カップリングさせて受容体活性化の阻害を増強させること;が含まれている。   As will be appreciated by those skilled in the art, two main approaches for creating the dominant negative variants of the present invention include: (1) modifying individual receptor interaction domains to allow receptor binding and / or Reducing or deleting signaling; and (2) covalently coupling modified receptor interaction domains to enhance inhibition of receptor activation.

好ましい態様では、個々のTNFSFタンパク質群は、それらの受容体接触ドメイン内で修飾して受容体結合および/またはシグナル伝達を低減または欠失させる。例えば、アミノ酸置換は受容体接触ドメイン中での受容体結合を低減または欠失させる修飾として発生させることができる。好ましい態様では、受容体接触ドメイン群中の少なくとも1つの非−保存性変異型を、受容体相互作用を崩壊させるためにつくることができる。図4Aおよび4B、並びに5,506,107;U.S.S.N.s09/798,789;09/981,289;10/262,630;60/374,035;および名称が「NOVEL VARIANTS OF RANKL PROTEIN」である同日提出の出願を参照、それらは全て参照して本明細書の一部とする。   In preferred embodiments, individual TNFSF protein groups are modified within their receptor contact domains to reduce or eliminate receptor binding and / or signaling. For example, amino acid substitutions can occur as modifications that reduce or eliminate receptor binding in the receptor contact domain. In preferred embodiments, at least one non-conservative variant in the receptor contact domains can be created to disrupt receptor interaction. Figures 4A and 4B, and 5,506,107; U.S.S.N.s09 / 798,789; 09 / 981,289; 10 / 262,630; 60 / 374,035; and the name "NOVEL VARIANTS OF RANKL PROTEIN ", filed on the same day, all of which are hereby incorporated by reference.

受容体結合および/またはシグナル伝達に影響する好ましい修飾(例えば、置換、挿入、欠失等)は、上記したように、構造的アラインメント法、配列アラインメント法等を含む多様な技術を使用して確認することができる。多くの場合、TNFSFリガンド中で受容体と相互作用するアミノ酸群は、TNFSFリガンド−受容体複合体の三次元構造から直接特定できる。あるいは、関連タンパク質のリガンド−受容体複合体の分析によって、均等な情報を引き出すことができる。例えば、このTNFSF内で、TNFファミリーのメンバー群は、その構造が実験的に決定されている、あるTNFSFタンパク質と構造的にアラインすることができる(例えば、Oren, D.A., et al., (2002) Nature Structural Biology, 9, 288-292参照)。あるいは、もし構造的に残基群をアラインすることが不可能ならば、配列アラインメントを使用することができる。   Preferred modifications that affect receptor binding and / or signal transduction (eg, substitutions, insertions, deletions, etc.) are confirmed using a variety of techniques, including structural alignment methods, sequence alignment methods, etc. as described above. can do. In many cases, the group of amino acids that interact with the receptor in the TNFSF ligand can be identified directly from the three-dimensional structure of the TNFSF ligand-receptor complex. Alternatively, equivalent information can be derived by analysis of ligand-receptor complexes of related proteins. For example, within this TNFSF, TNF family members can be structurally aligned with certain TNFSF proteins whose structure has been experimentally determined (eg, Oren, DA, et al., (2002). ) Nature Structural Biology, 9, 288-292). Alternatively, sequence alignment can be used if it is not possible to structurally align residues.

当技術分野では知られているように、配列アラインメント方法論には、使用可能な多数のものがある。例えば、配列相同性に基づくアラインメント法を使用して、各TNFSFメンバーの配列アラインメントを創り上げることができる(Altschul et al., J. Mol. Biol. 215(3): 403-410 (1990); Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25:3389-3402 (1997)、両文献とも参照して一部とする)。   As is known in the art, there are a number of sequence alignment methodologies that can be used. For example, alignment methods based on sequence homology can be used to create a sequence alignment of each TNFSF member (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (3): 403-410 (1990); Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402 (1997), both of which are incorporated by reference).

好ましい態様では、図3で強調しているように、TNFスーパーファミリーの各メンバーのアミノ酸配列を、多項配列アラインメント(MSA)中にアラインすることができる。図3で示すアラインメントは、当初Pfamデータベースから誘導し、次いでさらに、TNFA、TNFB、CD40L、TRAIL、およびBlySの各結晶構造の(CEを使用する)構造的アラインメントを駆使したものである。このMSAは、それら以外の認識された各TNFSFメンバーおよび他の構造的相同体並びにファミリーにも使用でき、それらについての構造的既知情報を拡大させることができる。異なるTNFSFメンバー間の構造的相同性が高度であるため、このMSAを、アラインメント内での多様な位置における修飾の効果についての信頼できる予言者として使用することができる。このため、図3で示したTNFA配列および番号付けを、他の全てのTNFSFタンパク質配列についてのMSA参照ポイントとして使用することができる。本明細書では、「TNFAアミノ酸Xに対応するTNFSFタンパク質の位置」への参照は、その他の認識されているTNFSFメンバーおよび他の構造的相同体並びにファミリーにおける均等位置のコレクションへの参照を意味する。例えば、TNFAアミノ酸L75に対応するTNFSFタンパク質の各位置は、下記のTNFSFタンパク質における下記アミノ酸の各位置:TNFA:L75、TNFB:Y96、FASL:P206、LIGHT:T161、VEGI:S99、リンホトキシンベータ:T158、APRIL:T177、BLyS:A207、CD40L:P188、RANKL:Q237、TRAIL:Q205、CD27L:S121、4−1BBL:S162、TWEAK:Y176、CD30L:D157、OX40L:N114、AITRL:N106、および、TNFSFメンバーと認識された他のタンパク質中での各均等位置に対応する。   In a preferred embodiment, as highlighted in FIG. 3, the amino acid sequences of each member of the TNF superfamily can be aligned in a multiple sequence alignment (MSA). The alignment shown in FIG. 3 is derived initially from the Pfam database and then further utilizes the structural alignment (using CE) of the TNFA, TNFB, CD40L, TRAIL, and BlyS crystal structures. This MSA can also be used for each other recognized TNFSF member and other structural homologues and families, expanding the structural known information about them. Due to the high degree of structural homology between different TNFSF members, this MSA can be used as a reliable predictor of the effects of modifications at various positions within the alignment. Thus, the TNFA sequence and numbering shown in FIG. 3 can be used as an MSA reference point for all other TNFSF protein sequences. As used herein, reference to “position of TNFSF protein corresponding to TNFA amino acid X” means reference to a collection of other recognized TNFSF members and other structural homologues and equivalent positions in the family. . For example, each position of the TNFSF protein corresponding to the TNFA amino acid L75 is the following amino acid position in the following TNFSF protein: TNFA: L75, TNFB: Y96, FASL: P206, LIGHT: T161, VEGI: S99, lymphotoxin beta : T158, APRIL: T177, BLyS: A207, CD40L: P188, RANKL: Q237, TRAIL: Q205, CD27L: S121, 4-1BBL: S162, TWEAK: Y176, CD30L: D157, OX40L: N114, AITRL: N106, and , Corresponding to each equivalent position in other proteins recognized as TNFSF members.

例えば、TNFBとp55(R1)受容体との複合体の構造分析は、TNFB中のアミノ酸Y108が受容体と直接接触していることを示している。TRAIL由来の同族性残基Y216もまたDR5受容体と直接接触している。このMSAは、このようにして、TNFA由来の同族性残基I97もまた受容体と直接接触していると予言する。この予言と一致して、TNFA−I97のRまたはTへの変異は、受容体−結合親和性および生物学的シグナル伝達活性の顕著な損失を来す。この接触位置についての分析は、このファミリーの全メンバーに拡張でき、下記各位置が、受容体相互作用にとって重要であると予言する:FASL:Y218、LIGHT:Y173、VEGI:Y111、TNFC:Y170、APRIL:R189、BlyS:V219、CD40L:R200、RANKL:I249、CD27L:C133、4−1BBL:A174、TWEAK:A188、CD30L:K169、OX40L:L126、およびAITRL:Y118。この種の分析は、これらのリガンドの全ての受容体接触領域について実施できる。   For example, structural analysis of a complex of TNFB and the p55 (R1) receptor indicates that amino acid Y108 in TNFB is in direct contact with the receptor. A homologous residue Y216 from TRAIL is also in direct contact with the DR5 receptor. The MSA thus predicts that the TNFA-derived homologous residue I97 is also in direct contact with the receptor. Consistent with this prediction, mutation of TNFA-I97 to R or T results in a significant loss of receptor-binding affinity and biological signaling activity. The analysis for this contact position can be extended to all members of this family, predicting that the following positions are important for receptor interaction: FASL: Y218, LIGHT: Y173, VEGI: Y111, TNFC: Y170, APRIL: R189, BlyS: V219, CD40L: R200, RANKL: I249, CD27L: C133, 4-1BBL: A174, TWEAK: A188, CD30L: K169, OX40L: L126, and AITRL: Y118. This type of analysis can be performed on all receptor contact regions of these ligands.

図3は、既知構造および変異データの分析に基づいて、7規範受容体接触領域を強調している。本発明の好ましい態様では、図3で受容体接触領域として強調している7領域のそれぞれを、各TNFSFメンバーの変異型の創製のための各修飾部位を決めるために使用する。別の好ましい態様では、そのような修飾は受容体親和性および/またはシグナル伝達能力を低減する。別の好ましい態様では、これらの修飾は、各タンパク質の天然産生TNFSFタンパク質(それらは各ファミリーメンバーの対応する野生型配列を含むが必ずしもそれらに限定されない)とのオリゴマー化能力をも保存する。   FIG. 3 highlights the 7 canonical receptor contact area based on analysis of known structure and mutation data. In a preferred embodiment of the invention, each of the seven regions highlighted in FIG. 3 as receptor contact regions is used to determine each modification site for creation of a variant of each TNFSF member. In another preferred embodiment, such modifications reduce receptor affinity and / or signaling ability. In another preferred embodiment, these modifications also preserve the ability of each protein to oligomerize with the naturally occurring TNFSF protein, including but not necessarily limited to the corresponding wild type sequence of each family member.

図3に示したアラインメントシステム、または、上述したその他のアラインメントプログラムを使用すれば、すべてのアラインメントプログラムの番号付けシステムを参照ポイントとして使用することができ、そしてTNFAタンパク質の適合する位置を、他のTNFSFメンバーと認識されるメンバーまたは構造的相同体並びにファミリー中の均等位置と相関させることができる。   If the alignment system shown in FIG. 3 or any other alignment program described above is used, the numbering system of all alignment programs can be used as a reference point, and the matching location of the TNFA protein can be It can be correlated with members or structural homologues recognized as TNFSF members as well as equivalent positions in the family.

本発明の目的のために、修飾しようとするTNFSFタンパク質のこれらの領域は、好ましくは(しかしそれらが必須ではない)大型ドメイン、小型ドメイン、DEループ、および三量体中間面からなる群から選択される。これらの大型ドメイン、小型ドメイン、およびDEループは、3つの離れた受容体接触ドメインであり、それぞれ当該タンパク質の数種の非−接触線状セグメント(即ち、上述した7規範受容体接触領域)から成っている。これらのドメインは、リンホトキシン−アルファおよびTRAIL、即ち、それらの構造(それぞれPDBエントリー1TNRおよび1D0G)がそれらの同族(cognate)受容体群との複合体中で決定されている2種のTNFSFタンパク質、の各受容体相互作用ドメインとクリスタログラフィー法を使用して対比することによってTNFSFタンパク質−およびMSA−中で同定される。この三量体中間面は、個々のTNFSFタンパク質単量体間の相互作用を媒介する。三量体化位置は、適切なTNFSFタンパク質(例えば、TNFA、TNFB、BLyS、TRAIL、CD40L、またはRANKLについての)の結晶構造から直接に、または、他方のTNFSFタンパク質との相同性の、いずれかにより同定できる。好ましい態様では、あるTNFSFタンパク質単量体由来の、隣り合う単量体からの距離が5オングストローム以内にある原子群を含有する位置群を、三量体中間面位置と定義する。修飾は、これらの領域の1つの中で単独で、またはこれらと他の領域とを任意に組合せて行われる。   For the purposes of the present invention, these regions of the TNFSF protein to be modified are preferably selected from the group consisting of (but not necessarily) a large domain, a small domain, a DE loop, and a trimer interface. Is done. These large, small, and DE loops are three separate receptor contact domains, each from several non-contact linear segments of the protein (ie, the seven canonical receptor contact regions described above). It is made up. These domains are lymphotoxin-alpha and TRAIL, two TNFSF proteins whose structures (PDB entries 1TNR and 1D0G, respectively) have been determined in complex with their cognate receptor group, Are identified in TNFSF protein- and MSA- by contrasting with the respective receptor interaction domains using crystallography. This trimer interface mediates interactions between individual TNFSF protein monomers. The trimerization position can be either directly from the crystal structure of the appropriate TNFSF protein (eg, for TNFA, TNFB, BLyS, TRAIL, CD40L, or RANKL) or homologous to the other TNFSF protein. Can be identified. In a preferred embodiment, a position group containing an atomic group derived from a certain TNFSF protein monomer and having a distance within 5 angstroms from an adjacent monomer is defined as a trimer intermediate plane position. The modification is performed in one of these regions alone or in any combination with other regions.

TNFSFタンパク質中で修飾する大型ドメインの好ましい位置群には、TNFAの対応する28−34、63−69、112−115、および137−147位置群が含まれるが、それらに限定はされない。小型ドメインについては、修飾すべき好ましい位置群には、TNFAの対応する72−79および95−98位置群が含まれるが、それらに限定はされない。DEループについては、修飾すべき好ましい位置群には、TNFAの対応する84−89位置群が含まれるが、それらに限定はされない。これらの修飾すべき三量体中間面位置群には、TNFAの対応する11、13、15、34、36、53−55、57、59、61、63、72、73、75、77、119、87、91−99、102−104、109、112−125、147−149、151、および155−157位置群が含まれるが、それらに限定はされない。特に好ましい修飾すべき三量体中間面位置群は、TNFAの対応する57、34、および91位置群である。例えば、TNFAの対応する34および91位置におけるアミノ酸XおよびYは、同様に荷電したアミノ酸群(例えば、X34E+Y91E、X34K+Y91R、等)と同時に置き換えて、変異型−天然中間面の安定性を攪乱させることなく、変異型単量体−単量体中間面において静電反発力を発生させることができる。   Preferred positions for large domains that modify in the TNFSF protein include, but are not limited to, the corresponding 28-34, 63-69, 112-115, and 137-147 positions of TNFA. For small domains, preferred positions to be modified include, but are not limited to, the corresponding 72-79 and 95-98 positions of TNFA. For the DE loop, preferred positions to be modified include, but are not limited to, the corresponding 84-89 positions of TNFA. These trimer intermediate plane positions to be modified include TNFA corresponding 11, 13, 15, 34, 36, 53-55, 57, 59, 61, 63, 72, 73, 75, 77, 119. , 87, 91-99, 102-104, 109, 112-125, 147-149, 151, and 155-157 position groups, but are not limited thereto. Particularly preferred trimer interface positions to be modified are the corresponding 57, 34, and 91 positions of TNFA. For example, amino acids X and Y at the corresponding 34 and 91 positions of TNFA may be replaced simultaneously with a similarly charged group of amino acids (eg, X34E + Y91E, X34K + Y91R, etc.) to disrupt the stability of the mutant-natural interface. In addition, electrostatic repulsion can be generated at the mutated monomer-monomer intermediate surface.

好ましい態様では、修飾の部位およびタイプの選択は、当該アラインメントの他の配列群を参照してなされる。従って、好ましい態様では、配列Aからの当初アミノ酸Xを配列Bからのアミノ酸Yに変異させ、そのようにしてYはアミノ酸Xに関連して非保存性置換とする。例えば、TNFA由来のアミノ酸Y87を、APRIL由来の非保存性R189とアラインさせる。事実、以前の研究で示されているように、TNFAにおけるY87R置換は、TNFAによる受容体結合およびシグナル伝達において顕著な減少を導く。別の実施態様では、より保存性の変異も利用され得る。別の実施態様では、野生型残基をアラニンに変異させる。   In preferred embodiments, the site and type of modification is selected with reference to other sequences of the alignment. Thus, in a preferred embodiment, the initial amino acid X from sequence A is mutated to amino acid Y from sequence B, thus making Y a non-conservative substitution in relation to amino acid X. For example, amino acid Y87 from TNFA is aligned with non-conserved R189 from APRIL. In fact, as shown in previous studies, the Y87R substitution in TNFA leads to a significant decrease in receptor binding and signaling by TNFA. In another embodiment, more conservative mutations can also be utilized. In another embodiment, the wild type residue is mutated to alanine.

好ましい態様では、受容体接触および/または三量体化中間面における有用な修飾が、タンパク質設計、または、PDATM技法(US6,188,965;6,269,312;6,403,312;USSN09/714,357;09/812,034;09/827,960;09/837,886;09/782,004および10/218,102参照:すべて参照して本明細書の一部とする)のようなアルゴリズムモデリングを用いて選択される。当技術分野で知られているように、このクラスのアルゴリズムでは、一般に、原子−レベル、または、アミノ酸−レベルのスコアリング関数を使用して、あるタンパク質の全体的な第3級および第4級構造とのアミノ酸配列の適合性(compatibility)を評価する。従って、このクラスのアルゴリズムを使用して、受容体−結合の崩壊(それは、変異型TNFSFタンパク質の適切に折り畳みそしてそれら自身とまたはそれらの天然産生標的とオリゴマー化する能力を実質的に攪乱しない)を選択することができる。これらの技法では、典型的に、標的タンパク質の高−解像度の構造情報入力を使用する。好ましい態様では、適切なTNFSFタンパク質の実験的に決定された構造を入力として使用する。別の実施態様では、MSAを使用して、TNFSFメンバー(その三次元構造がクリスタログラフィーまたは関連方法を使用して決定されているファミリーのサブセットに基づいて)に対して原子−レベルの相同性モデルの構築をガイドすることができる。TNFSFに対しては、高−解像度構造が、TNFA、TNFB(LT−アルファ)、TRAIL、CD40L、およびBLySについて決定されている。これらの相同性モデルは、低減した受容体結合および/またはシグナル伝達および/またはドミナント−ネガティブ活性を有する変異型TNFスーパーファミリーリガンド類の設計をガイドするための構造的足場として、代わる代わる使用することができる。 In a preferred embodiment, useful modifications at the receptor contact and / or trimerization interface are protein design or PDA TM techniques (US 6,188,965; 6,269,312; 6,403,312; USSN 09). 09 / 812,034; 09 / 827,960; 09 / 837,886; 09 / 782,004 and 10 / 218,102, all of which are incorporated herein by reference) Selected using algorithmic modeling. As is known in the art, this class of algorithms generally uses atom-level or amino acid-level scoring functions to determine the overall tertiary and quaternary of a protein. Evaluate amino acid sequence compatibility with structure. Thus, this class of algorithms is used to disrupt receptor-binding, which does not substantially disrupt the ability of the mutant TNFSF protein to properly fold and oligomerize with itself or with their naturally produced target). Can be selected. These techniques typically use high-resolution structural information input of the target protein. In a preferred embodiment, the experimentally determined structure of the appropriate TNFSF protein is used as input. In another embodiment, using MSA, an atom-level homology model for TNFSF members (based on a subset of families whose three-dimensional structure has been determined using crystallography or related methods). Can be guided. For TNFSF, high-resolution structures have been determined for TNFA, TNFB (LT-alpha), TRAIL, CD40L, and BLyS. These homology models can be used alternatively as structural scaffolds to guide the design of mutant TNF superfamily ligands with reduced receptor binding and / or signaling and / or dominant-negative activity. Can do.

別の実施態様では、タンパク質設計アルゴリズムを、個々の受容体相互作用ドメインにおいて、受容体相互作用ドメインと受容体との間に立体的反発力を創り出す変異を発生させるために使用することができる。発生できる他の変異には、静電反発力を創り出す変異、および不都合なアミノ酸群の脱溶媒和を創り出す変異が含まれるが、それらに限定はされない。   In another embodiment, protein design algorithms can be used to generate mutations in individual receptor interaction domains that create steric repulsion between the receptor interaction domain and the receptor. Other mutations that can occur include, but are not limited to, mutations that create electrostatic repulsion and mutations that create desolvation of adverse amino acid groups.

好ましい態様では、多数の受容体相互作用および/または三量体化ドメインにおける置換、挿入、欠失またはその他の修飾を組み合わせてもよい。それらの組合せは、それらがドミナント−ネガティブ活性に相加的または相乗的効果を奏する点でしばしば有利である。それらの例としては、大型および/または小型ドメイン(例えば、MSAの94および112位置)、大型ドメインおよびDEループ(例えば、MSAの95および124位置)、大型ドメインおよび三量体化ドメイン(例えば、MSAの94および83位置)におけるアミノ酸群の同時的置換、または単独ドメイン内での多数置換があげられるが、それらに限定されない。これら以外の例としては、各置換のすべての組合せが含まれる。   In preferred embodiments, multiple receptor interactions and / or substitutions, insertions, deletions or other modifications in the trimerization domain may be combined. Their combination is often advantageous in that they have an additive or synergistic effect on the dominant-negative activity. Examples include large and / or small domains (eg, MSA positions 94 and 112), large domains and DE loops (eg, MSA positions 95 and 124), large domains and trimerization domains (eg, These include, but are not limited to, simultaneous substitutions of amino acid groups at MSA positions 94 and 83) or multiple substitutions within a single domain. Examples other than these include all combinations of each substitution.

好ましい態様では、定義した受容体接触領域が、アミノ酸残基の挿入、欠失、または置換のための部位、または化学的修飾部位導入のための部位を構成する。好ましい態様では、欠失または挿入は、MSAに従って行う。例えば、MSAの調査により、BLySアミノ酸220−223が多くの別のファミリーメンバーと関連する4−残基挿入を構成していることを明らかにしている。この領域は、多くのTNFリガンド−受容体システム中で受容体と直接相互作用することがよく知られているタンパク質のDEループ領域中に存在する。従って、これら4つの残基の欠失は、他方ではBLySタンパク質の構造的集積は維持すると予測されるものの、BLySのその受容体に対する親和性を低減するものと期待される。   In preferred embodiments, the defined receptor contact region constitutes a site for insertion, deletion or substitution of amino acid residues, or a site for introduction of a chemically modified site. In a preferred embodiment, the deletion or insertion is performed according to MSA. For example, MSA studies have revealed that BLyS amino acids 220-223 constitute a 4-residue insertion associated with many other family members. This region is present in the DE loop region of proteins that are well known to interact directly with receptors in many TNF ligand-receptor systems. Thus, the deletion of these four residues is expected to reduce the affinity of BLyS for its receptor, while it is predicted that the structural accumulation of BLyS protein on the other hand will be maintained.

さらなる実施態様では、上述の各変異型は、TNFスーパーファミリーリガンドに対する他の修飾と組合せることができる。これらには、さらなるアミノ酸置換、挿入、または欠失、および/または化学的(例えば、PEG化)または、グリコシル化のような、翻訳後修飾が含まれるが、それらに限定されない(WO99/45026;WO01/49830;WO01/49830;WO02/02597;WO01/58493;WO01/51510,U.S.PatentNos.4,002,531;5,183,550;5,089,261;6,153,265;5,264,209;5,383,657;5,766,897;5,986,068;4,280,953;5,089,261;5990237;6461802;6495659;6448369;6437025;5900461;6413507;5446090;5672662;5919455;6113906;5985236;6214966;6258351;5932462;EP0786257;EP0902085;EP1064951;EP0544826;EP0424405;EP0400472;EP0311589;;Veronese, F.M. (2001) Biomaterials, 22: 405-471;参照。これらは全て参照して本明細書の一部とする)。幾つかの実施態様、例えば、疾患の動物モデル作成においては、他の配列の変異型TNFSFタンパク質を含む融合タンパク質を実施できる。例えば、標識(例えば、自動蛍光(autofluorescent)タンパク質、サバイバルおよび/または選択タンパク質)、安定性および/または精製配列、トキシン類、当該スーパーファミリーの他のメンバー由来の変異型タンパク質(例えば、「二重特異性(bi-specific)抗体群」の創製と類似する)を含む融合パートナー、または他の実用タンパク質配列を使用して実施できる。さらなる融合パートナーは、以下に記述するものである。ある場合には、これらの融合パートナーはタンパク質ではない。   In further embodiments, each of the variants described above can be combined with other modifications to the TNF superfamily ligand. These include, but are not limited to, additional amino acid substitutions, insertions or deletions, and / or post-translational modifications such as chemical (eg, PEGylation) or glycosylation (WO 99/45026; WO01 / 49830; WO01 / 49830; WO02 / 02597; WO01 / 58493; WO01 / 51510, US Patent Nos. 4,002,531; 5,183,550; 5,089,261; 6,153,265; 5,264,209; 5,383,657; 5,766,897; 5,986,068; 4,280,953; 5,089,261; 5990237; 6461802; 6495659; 6448369; 6437025; 5900461; 5446090; 5672662; 5919455; 61139 6: 5985236; 6214966; 6258351; 5932462; EP0786257; EP0905205; EP1064951; EP0545426; EP0424405; EP0400472; As part of). In some embodiments, such as animal models of disease, fusion proteins comprising other sequences of mutant TNFSF proteins can be implemented. For example, labels (eg, autofluorescent proteins, survival and / or selection proteins), stability and / or purification sequences, toxins, mutant proteins from other members of the superfamily (eg, “dual It can be carried out using a fusion partner that includes (similar to the creation of “bi-specific antibody populations”) or other utility protein sequences. Additional fusion partners are described below. In some cases, these fusion partners are not proteins.

好ましい態様では、別のアミノ酸置換をして、変異型リガンドとその内部対応物間のヘテロ−オリゴマー相互作用を最適化、および/または変異型単独の場合のオリゴマー性状態の脱安定化をする。例えば、あるTNFA内L57F変異は、変異型ホモ三量体の形成には不都合であるものの、変異型:天然型ヘテロ三量体の形成促進のためには設計されつづけてきている。そのような修飾は、変異型単量体と天然型単量体との交換を促進して、作用のドミナント−ネガティブメカニズムを促進するのに有用である。   In preferred embodiments, additional amino acid substitutions are made to optimize hetero-oligomer interactions between the mutant ligand and its internal counterpart and / or to destabilize the oligomeric state in the case of the mutant alone. For example, certain TNFA intra-L57F mutations are inconvenient for the formation of mutant homotrimers, but continue to be designed to promote the formation of mutant: natural heterotrimers. Such modifications are useful to facilitate the exchange of mutant monomers with natural monomers and promote a dominant-negative mechanism of action.

当業者には理解されるであろうが、シグナル伝達能力が低減した変異型TNFスーパーファミリーリガンド類は、多様な方法により見出すことができる。それらの方法には、指向性進化(directed evolution:例えば、エラープローン(error-prone)PCR、DNAシャフリング、等)、単一−部位飽和変異法、およびアラニン−スキャン変異法、が含まれるが、それらに限定はされない。さらに、これらのまたは他の方法の使用が、本明細書で記載した7規範接触領域外に存在する置換、挿入、または欠失−それらは受容体結合および/またはシグナル伝達活性を低減する−の発見を可能とする。   As will be appreciated by those skilled in the art, mutant TNF superfamily ligands with reduced signaling ability can be found by a variety of methods. These methods include directed evolution (eg, error-prone PCR, DNA shuffling, etc.), single-site saturation mutagenesis, and alanine-scan mutagenesis. There is no limitation to them. In addition, the use of these or other methods may result in substitutions, insertions, or deletions that occur outside the seven normative contact regions described herein—which reduce receptor binding and / or signaling activity— Allow discovery.

他の実施態様では、コイルドコイルモチーフを二量体組立を助けるために使用する(Dahiyat et al., Protein Science 6:1333-7 (1997) およびU.S.S.N.09/502,984;参照。いずれもそれらの全部を参照して本明細書の一部とする)。らせん化−コイルモチーフは、下記配列:GCN4の構造に基づくRMEKLEQKVKELLRKNERLEEEVERLKQLVGER;AALESEVSALESEVASLESEVAAL、およびLAAVKSKLSAVKSKLASVKSKLAA、前記定義のらせん化−コイルロイシンジッパー領域(Martin et al., EMBO J. 13(22): 5303-5309 (1994)参照、参照して本明細書の一部とする)のひとつを含むが、それらに限定はされない。例えば、タンパク質含有ロイシンジッパー由来の、他のコイルドコイル配列も、当技術分野で知られており、本発明で使用する。(例えば、Myszka et al., Biochem. 33:2362-2373 (1994)参照、参照して本明細書の一部とする)。   In other embodiments, coiled-coil motifs are used to aid dimer assembly (Dahiyat et al., Protein Science 6: 1333-7 (1997) and USS N.09 / 502,984); All of which are incorporated herein by reference in their entirety). The helical-coil motif is based on the structure of GCN4: RMEKLEQKVKELLRKNERLEEEVERVERQQLVGER; AALESKVSALESEVASLESEVAAL, and LAAVKSKLSAVKSKLSKSVSKLAA, as defined above. 1994), which is incorporated herein by reference, but is not limited thereto. For example, other coiled-coil sequences derived from protein-containing leucine zippers are also known in the art and used in the present invention. (See, eg, Myszka et al., Biochem. 33: 2362-2373 (1994), incorporated herein by reference).

同様に、分子動力学計算を使用して、変異型配列スコアを個々に計算し、リストを作成することによって、コンピューター的に配列をスクリーンすることができる。
好ましい態様では、各残基ペアポテンシャルを使用して、コンピューター的スクリーニング中に各配列をスコアすることができる(Miyazawa et al., Macromolecules 18(3): 534-552 (1985), 参照、参照して明示的に本明細書の一部とする)。
Similarly, using molecular dynamics calculations, sequences can be screened computationally by calculating mutant sequence scores individually and creating a list.
In a preferred embodiment, each residue pair potential can be used to score each sequence during computational screening (Miyazawa et al., Macromolecules 18 (3): 534-552 (1985), see, see Expressly incorporated herein).

当業者には明らかであるが、さらなるTNFSFタンパク質を同定し、図Xで強調しているMSAに加えることができる。これらの配列の供給源は広範に変化し、1またはそれ以上の既知データベース由来の配列から取り上げた配列[GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/))を含むが、それに限定されない]を含み得る。
加えて、これらのデータベース由来の配列を、接触分析または遺伝子予測に附することができる;Wheeler, et al., Nucleic Acids Res 28(1):10-14. (2000)、およびBurge and Karlin, J Mol Biol 268(1):78-94. (1997)参照。
As will be apparent to those skilled in the art, additional TNFSF proteins can be identified and added to the MSA highlighted in Figure X. The sources of these sequences vary widely and include sequences taken from sequences from one or more known databases [GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)), including Non-limiting].
In addition, sequences from these databases can be subjected to contact analysis or gene prediction; Wheeler, et al., Nucleic Acids Res 28 (1): 10-14. (2000), and Burge and Karlin, See J Mol Biol 268 (1): 78-94. (1997).

当技術分野では知られているように、配列アラインメントには多数の使用可能な方法論がある。例えば、配列相同性に基づくアラインメント法(Altschul et al., J. Mol. Biol. 215(3): 403-410 (1990); Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25:3389-3402 (1997)参照);いずれも参照して本明細書の一部とする)を使用して、各TNFSFメンバーの配列アラインメントを創製することができる。これらの配列アラインメントは、それから検討して、観察した配列改変を決定する。これらの配列改変は表示し、変異型TNFSFタンパク質を決定する。   As is known in the art, there are a number of usable methodologies for sequence alignment. For example, an alignment method based on sequence homology (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (3): 403-410 (1990); Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402 (1997) Can be used to create a sequence alignment of each TNFSF member. These sequence alignments are then examined to determine the observed sequence modifications. These sequence modifications are displayed and the mutant TNFSF protein is determined.

配列に基づくアラインメントは、多様に使用することができる。例えば、当技術分野で知られているように、多数の関連タンパク質を整列させ、「可変性」および「保存性」残基を決定することができる;即ち、当該ファミリーメンバー間の同一性を改変するかまたは保持する各残基を特定できる。これらの結果は、それらの特性を実験的にプローブすることができる、変異型タンパク質ライブラリーの設計をガイドするために使用することができる。例えば、ファミリーメンバー間で高度に可変性(即ち、低保存性)である位置を、全アミノ酸またはそのサブセットのいずれかを使用して、ランダム化できる。あるいは配列改変を表示し、それらから適切な置換群を決定することができる。あるいは、容認された配列改変を使用して、コンピューター的モデリングおよび/またはスクリーニング過程中に、各位置で考慮されるアミノ酸群を決定することができる。他の改変は、配列アラインメントに際して起こるアミノ酸群についてのスコアを偏らせることであり、それによって、コンピューター的スクリーニングの間に見出した、しかしなお他のアミノ酸群考慮の余地がある、確からしさを増加する。この偏りは、結果として、目指した変異型TNFSFタンパク質のライブラリーを生じるであろうが、しかしアラインメント中に見出されなかったアミノ酸類を、考慮することを排除しない。   Sequence-based alignments can be used in a variety of ways. For example, as is known in the art, a large number of related proteins can be aligned to determine “variable” and “conservative” residues; ie, alter identity between the family members Each residue to be retained or retained can be identified. These results can be used to guide the design of mutant protein libraries that can experimentally probe their properties. For example, positions that are highly variable (ie, low conservative) among family members can be randomized using either all amino acids or a subset thereof. Alternatively, sequence modifications can be displayed and appropriate substitution groups can be determined therefrom. Alternatively, accepted sequence modifications can be used to determine the group of amino acids considered at each position during the computational modeling and / or screening process. Another modification is to bias the score for amino acid groups that occur during sequence alignment, thereby increasing the probability found during computational screening but still allow for other amino acid group considerations. . This bias will result in a library of targeted mutant TNFSF proteins, but does not preclude considering amino acids that were not found in the alignment.

本明細書中で使用するとき、変異型TNFSFまたはTNFSFタンパク質タンパク質には、TNFSF単量体群、二量体群または三量体群が含まれ、野生−型タンパク質を含む三量体群中に組み込む場合に前二者が好ましい。
これらのTNFSFタンパク質群は、いかなる種類の生物体由来のものでもよいが、TNFSFタンパク質群を有する哺乳動物由来のものが特に好ましい。好適な哺乳動物には、齧歯類(ラット、マウス、ハムスター、モルモット等)、霊長類、家畜動物類(羊、山羊、豚、牛、馬、等を含む);特に好ましい態様ではヒト由来のもの(その配列を図6Bに示す)が含まれるが、それらに限定されない。当業者には明らかであるが、ヒト以外の哺乳動物のTNFSFタンパク質に基づくTNFSFタンパク質を、ヒトの疾患の動物モデルで使用することができる。
As used herein, a mutant TNFSF or TNFSF protein protein includes a TNFSF monomer group, a dimer group, or a trimer group, and includes a wild-type protein in a trimer group. When incorporating, the former two are preferable.
These TNFSF protein groups may be derived from any kind of organism, but those derived from mammals having the TNFSF protein group are particularly preferred. Suitable mammals include rodents (rats, mice, hamsters, guinea pigs, etc.), primates, livestock animals (including sheep, goats, pigs, cows, horses, etc.); (The arrangement of which is shown in FIG. 6B) is included but is not limited thereto. As will be apparent to those skilled in the art, TNFSF proteins based on non-human mammalian TNFSF proteins can be used in animal models of human disease.

本発明の変異型TNFSFタンパク質は、天然産生TNFSFタンパク質のアンタゴニストである。本明細書で、「天然産生TNFSFのアンタゴニスト」とは、変異型TNFSFタンパク質が、該アンタゴニストが存在しない場合のTNFSFの天然産生メンバーによる活性化と対比して、受容体シグナル伝達の活性化を阻害または著しく低減させることを意味する。   The mutant TNFSF protein of the present invention is an antagonist of a naturally produced TNFSF protein. As used herein, “a naturally occurring TNFSF antagonist” refers to a mutant TNFSF protein that inhibits activation of receptor signaling as opposed to activation by a naturally occurring member of TNFSF in the absence of the antagonist. Or it means to reduce significantly.

好ましい態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、その対応する野生−型TNFSFタンパク質(即ち、それから変異型が誘導された、内因性天然産生TNFSFタンパク質)と物理的に相互作用し、そのようにして、変異型TNFSFと野生−型TNFSFタンパク質とを含む複合体が、TNFSF受容体の活性化不能となるようにする。好ましくは、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、野生−型TNFSFタンパク質と優先的に相互作用して、野生−型TNFSFタンパク質との混合三量体を形成し、そのようにして、受容体結合が起こらなくなるように、および/またはTNFSFシグナル伝達が開始しないようにする(図1)。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein of the present invention physically interacts with and so does its corresponding wild-type TNFSF protein (ie, the endogenous naturally produced TNFSF protein from which the mutant was derived). Thus, the complex containing the mutant TNFSF and the wild-type TNFSF protein is rendered incapable of activating the TNFSF receptor. Preferably, the mutant TNFSF protein of the present invention interacts preferentially with the wild-type TNFSF protein to form a mixed trimer with the wild-type TNFSF protein, so that receptor binding is Prevent it from occurring and / or prevent TNFSF signaling from starting (FIG. 1).

別の実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、非−対応野生−型タンパク質(即ち、それから変異型が誘導されたタンパク質と異なる天然産生タンパク質)と物理的に相互作用する。例えば、APRILが、それ自身でホモ三量体を形成すること、およびBLySとヘテロ三量体を形成することが知られていることから、ドミナント−ネガティブ変異型APRILタンパク質は、天然産生APRILまたはBLySタンパク質の阻害に使用できる。同様に、リンホトキシンαおよびβが、互いと活性なヘテロ三量体を形成することから、本発明のドミナント−ネガティブ変異型LT−αタンパク質を使用して、LT−βを不活性化することができる。   In another embodiment, the mutant TNFSF protein of the invention physically interacts with a non-corresponding wild-type protein (ie, a naturally occurring protein that is different from the protein from which the mutant was derived). For example, dominant-negative mutant APRIL proteins are known to form homotrimers on their own, and to form heterotrimers with BLyS, so that the dominant-negative mutant APRIL protein is a naturally occurring APRIL or BLyS. Can be used for protein inhibition. Similarly, since lymphotoxins α and β form an active heterotrimer with each other, the dominant-negative mutant LT-α protein of the present invention can be used to inactivate LT-β. it can.

本明細書で、混合三量体とは、天然産生のおよび変異型のTNFSFタンパク質の各単量体が、相互作用して三量体TNFSFを形成していることを意味する(図1)。混合三量体は、1変異型TNFSFタンパク質:2天然型TNFSFタンパク質、2変異型TNFSFタンパク質:1天然型TNFSFタンパク質を含み得る。ある実施態様では、三量体は、変異型TNFSFタンパク質のみを含んで形成することもできる(図1B)。   As used herein, mixed trimer means that monomers of naturally occurring and mutant TNFSF proteins interact to form trimer TNFSF (FIG. 1). The mixed trimer may comprise 1 mutant TNFSF protein: 2 natural TNFSF protein, 2 mutant TNFSF protein: 1 natural TNFSF protein. In some embodiments, a trimer can be formed comprising only the mutant TNFSF protein (FIG. 1B).

好ましい態様では、本発明の変異型TNFSFアンタゴニストタンパク質は、対応する野生−型TNFSFタンパク質に対して高度に特異性のアンタゴニストである。しかしながら、別の実施態様では、本発明の変異型TNFSF拮抗性タンパク質は、1種以上の野生−型TNFSFタンパク質に対して特異性である。例えば、変異型APRILタンパク質類は、野生−型APRILタンパク質のみに、野生−型APRILおよびBLySに、野生−型BLySのみに、特異性のアンタゴニストであり得る。本発明の変異型TNFSFアンタゴニストタンパク質のさらなる特徴には、改善された安定性、薬物動態、および天然産生TNFSFに対する高度な親和性が含まれる。天然産生TNFSFに対して高度な親和性を有する変異型は、上述したようにTNFSF拮抗性を示す変異型から発生させ得る。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF antagonist protein of the invention is an antagonist that is highly specific for the corresponding wild-type TNFSF protein. However, in another embodiment, the mutant TNFSF antagonist protein of the invention is specific for one or more wild-type TNFSF proteins. For example, mutant APRIL proteins may be antagonists specific for wild-type APRIL protein only, wild-type APRIL and BLyS, and wild-type BLyS only. Additional features of the mutant TNFSF antagonist proteins of the present invention include improved stability, pharmacokinetics, and a high affinity for naturally occurring TNFSF. Variants with a high affinity for naturally occurring TNFSF can be generated from variants that exhibit TNFSF antagonism as described above.

好ましい実施態様において、変異型TNFSFタンパク質は天然TNFSFと対比して生物学的活性の減少を示す。限定でないが、受容体への結合の減少、活性化の減少および/または細胞毒活性または有害な副作用を導き得る他の望まれない活性の最終的な消失を含む。ここで「細胞毒活性」は、細胞を選択的に殺すかまたは阻害するTNFSF変異型の活性を意味する。生物学的活性が天然と対比して75−50%未満を示す変異型TNFSFタンパク質が好ましい。さらに好ましいのは、生物学的活性が天然産生TNFSFの25%未満を示す変異型TNFSFタンパク質であり、一層さらに好ましいのは、15%未満を示す変異型TNFSFタンパク質であり、最も好ましいのは、10%未満を示す変異型TNFSFタンパク質である。適切なアッセイには、TNFSF細胞毒性アッセイ、DNA結合アッセイ;転写アッセイ(レポータコンストラクト使用;Stavridi、前出参照);サイズ排除クロマトグラフィーアッセイおよび放射性標識/免疫沈降法(Corcoran et al.、前出参照);そして安定性アッセイ(円偏向二色性(CD)アッセイと平衡研究の使用を含む;Mateu、前出参照)が含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの全ては出典明示により本明細書の一部とする。これらのアッセイは、標識変異型タンパク質を利用し得る。適する標識には、放射性同位元素、発色団(特に発蛍光団)、酵素、粒子(例えば、磁性粒子)などが含まれる。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein exhibits a decreased biological activity compared to native TNFSF. This includes, but is not limited to, decreased receptor binding, decreased activation and / or eventual loss of other unwanted activity that can lead to cytotoxic activity or adverse side effects. As used herein, “cytotoxic activity” means the activity of a TNFSF variant that selectively kills or inhibits cells. Variant TNFSF proteins that exhibit less than 75-50% biological activity relative to nature are preferred. More preferred are mutant TNFSF proteins that exhibit less than 25% of biological activity of naturally occurring TNFSF, even more preferred are mutant TNFSF proteins that exhibit less than 15%, most preferred 10 It is a mutant TNFSF protein showing less than%. Suitable assays include TNFSF cytotoxicity assays, DNA binding assays; transcription assays (using reporter constructs; see Stavridi, supra); size exclusion chromatography assays and radiolabeling / immunoprecipitation (see Corcoran et al., Supra). ); And stability assays (including but not limited to the use of circular polarization dichroism (CD) assays and equilibrium studies; Mateu, supra). All of which are hereby incorporated by reference. These assays can utilize labeled mutant proteins. Suitable labels include radioisotopes, chromophores (particularly fluorophores), enzymes, particles (eg, magnetic particles), and the like.

ある実施態様において、変異型TNFSFタンパク質の結合親和性に重要な少なくとも1つの特性が、天然TNFSFの同じ特性と対比した場合に変わっている。特に、受容体親和性が変わった変異型TNFSFタンパク質が好ましい。天然TNFSFに対するオリゴマー化の親和性が変わった変異型TNFSFタンパク質も好ましい。   In certain embodiments, at least one characteristic important for the binding affinity of the mutant TNFSF protein is altered when compared to the same characteristic of native TNFSF. In particular, a mutant TNFSF protein with altered receptor affinity is preferred. Also preferred are mutant TNFSF proteins with altered oligomerization affinity for native TNFSF.

従って、本発明は、変異型TNFSF単量体タンパク質が野生型(例えば、内因性)TNFSF単量体に優先的にオリゴマー化するが、TNFSF受容体を実質的に作動させ(agonize)ないような、変化した結合親和性を持つ変異型TNFSFタンパク質(例えば、変異型単量体を含有する混合オリゴマー)を提供する。この場合の「優先的に」は、変異型TNFSF単量体と野生型TNFSF単量体が等量与えられたときに、生じる三量体の少なくとも10%、より好ましくは少なくとも25%が、変異型と野生型TNFSFとの混合三量体であることを意味する。少なくとも約50%が好ましく、少なくとも約80−90%が特に好ましい。換言すると、本発明の変異型TNFSFタンパク質が、野生型TNFSFタンパク質と対比して、野生型TNFSFタンパク質に対して大きい親和性をもつことが好ましい。「TNF受容体と実質的に相互作用しない」とは、変異型TNFSFタンパク質がTNFSF受容体と結合し、この受容体を活性化させる、および/または、TNFSFシグナル伝達経路を開始させることが実質的にできないことを意味する。好ましい実施態様では、少なくとも10%の受容体活性化の減少が見られる。20%、50%、76%、80−90%より大きいのが好ましい。「TNFSF受容体を作動させる」とは、変異型TNFSFタンパク質が受容体シグナル伝達を増強することを意味する。一般に、野生型TNFSFのアゴニストとして機能する変異型TNFSFタンパク質は好ましくない。   Thus, the present invention is such that mutant TNFSF monomeric proteins preferentially oligomerize to wild type (eg, endogenous) TNFSF monomers but do not substantially agonize the TNFSF receptor. Provided are mutant TNFSF proteins (eg, mixed oligomers containing mutant monomers) with altered binding affinity. In this case, “preferentially” means that at least 10%, more preferably at least 25% of the trimer produced when the equivalent amounts of mutant TNFSF monomer and wild type TNFSF monomer are given mutation It means a mixed trimer of type and wild type TNFSF. At least about 50% is preferred, and at least about 80-90% is particularly preferred. In other words, it is preferable that the mutant TNFSF protein of the present invention has a greater affinity for the wild-type TNFSF protein than the wild-type TNFSF protein. “Substantially does not interact with the TNF receptor” means that the mutant TNFSF protein binds to and activates the TNFSF receptor and / or initiates the TNFSF signaling pathway. It means you can't. In preferred embodiments, a decrease in receptor activation of at least 10% is seen. Preferably greater than 20%, 50%, 76%, 80-90%. “Turn the TNFSF receptor” means that the mutant TNFSF protein enhances receptor signaling. In general, mutant TNFSF proteins that function as agonists of wild-type TNFSF are not preferred.

変異型TNFSFタンパク質は、インビボおよびインビトロのアッセイを使用して、実験的に試験し、確認し得る。適するアッセイには、活性アッセイおよび結合アッセイが含まれるが、これらに限定されるものではない。TNFSFタンパク質のアンタゴニストであるTNFSF変異型の同定に利用し得るスクリーニングには、限定ではないが、カスパーゼ活性化、NF−kB核移行 (Wei et al., Endocrinology 142, 1290-1295, (2001)) または c-Jun (Srivastava et al., JBC 276, 8836-8840 (2001)) 転写因子活性化アッセイ、B細胞増殖アッセイおよびIgE分泌アッセイが含まれる。   Mutant TNFSF proteins can be experimentally tested and confirmed using in vivo and in vitro assays. Suitable assays include, but are not limited to, activity assays and binding assays. Screens that can be used to identify TNFSF variants that are antagonists of TNFSF protein include, but are not limited to, caspase activation, NF-kB nuclear translocation (Wei et al., Endocrinology 142, 1290-1295, (2001)). Or c-Jun (Srivastava et al., JBC 276, 8836-8840 (2001)), including transcription factor activation assay, B cell proliferation assay and IgE secretion assay.

好ましい実施態様では、以下の相互作用の結合親和性を測定し、比較する:1)変異型TNFSFオリゴマー形成、2)野生型TNFSFオリゴマー形成、3)同族受容体への変異型TNFSFの結合、4)同族受容体への野生型TNFSFの結合、5)誘引受容体への変異型TNFSFの結合、および6)誘引受容体への野生型TNFSFの結合。適するアッセイには、動力学的定数と平衡結合定数の定量的比較が含まれるが、これらに限定されるものではない。動力学的会合速度(Kon)と解離速度(Koff)、そして平衡結合定数(Kd)を、文献の標準手順に従いBIAcore社製装置により、表面プラズモン共鳴を使用して測定し得る[Pearce et al., Biochemistry 38:81−89(1999)]。結合親和性と動力学を測定するのに、AlphaScreenTM (Packard BioScience(登録商標))などの近接アッセイを含むがこれに限定されるわけではない、いくつかの代替方法も使用できる。 In a preferred embodiment, the binding affinity of the following interactions is measured and compared: 1) mutant TNFSF oligomer formation, 2) wild type TNFSF oligomer formation, 3) binding of mutant TNFSF to the cognate receptor, 4 ) Binding of wild type TNFSF to cognate receptors, 5) binding of mutant TNFSF to attracting receptors, and 6) binding of wild type TNFSF to attracting receptors. Suitable assays include, but are not limited to, a quantitative comparison of kinetic and equilibrium binding constants. Kinetic association rates (K on ) and dissociation rates (K off ) and equilibrium binding constants (Kd) can be measured using surface plasmon resonance with a BIAcore instrument according to standard literature procedures [Pearce et al. al., Biochemistry 38: 81-89 (1999)]. Several alternative methods can be used to measure binding affinity and kinetics, including but not limited to proximity assays such as AlphaScreen (Packard BioScience®).

TNFSF変異型はまた、混合三量体を含むがこれに限定されるわけではない混合オリゴマーを形成できるか否かを決定するために試験できる。好ましい実施態様では、これは、天然TNFSFと変異型TNFSFを識別可能なタグで標識し、天然TNFSFと変異型TNFSFを合わせ、両タイプのタグを含有するオリゴマーをスクリーニングすることにより達成される。例えば、FLAGタグ付き天然TNFSFおよびHisタグ付き変異型TNFSFを合わせることができ、サンドイッチELISAを実施してFLAGとHisの両方のタグを含有する三量体を同定できる。他の代替法は、未変性ゲルを走らせて混合物を別々の種に分離し、そしてクーマシー染色または抗FLAGと抗Hisタグ抗体の両方を使用するウエスタン・ブロットを使用して検出するものである。この方法は、FLAGおよびHisタグが、未変性ゲルにおけるタンパク質の移動を有意に乱すという事実に依っている。当業者に明らかなように、多くの代替的プロトコールもまた、混合三量体形成の測定に使用できる。   The TNFSF variants can also be tested to determine whether mixed oligomers can be formed, including but not limited to mixed trimers. In a preferred embodiment, this is accomplished by labeling native TNFSF and mutant TNFSF with a distinguishable tag, combining native TNFSF and mutant TNFSF, and screening for oligomers containing both types of tags. For example, FLAG-tagged natural TNFSF and His-tagged mutant TNFSF can be combined and a sandwich ELISA can be performed to identify trimers containing both FLAG and His tags. Another alternative is to run the native gel to separate the mixture into separate species and detect using Coomassie staining or Western blot using both anti-FLAG and anti-His tag antibodies. This method relies on the fact that FLAG and His tags significantly disturb protein migration in native gels. Many alternative protocols can also be used to measure mixed trimer formation, as will be apparent to those skilled in the art.

上記概説の通り、本発明は、変異型TNFSFポリペプチドをコードする変異型TNFSF核酸を提供する。変異型TNFSFポリペプチドは、好ましくは、少なくとも1つの特性が、天然産生TNFSFポリペプチドの同じ特性と対比した場合に変化している。変異型TNFSFポリペプチドの特性は、本発明の結果である。   As outlined above, the present invention provides mutant TNFSF nucleic acids that encode mutant TNFSF polypeptides. A mutant TNFSF polypeptide preferably changes when at least one property is contrasted to the same property of a naturally occurring TNFSF polypeptide. The properties of the mutant TNFSF polypeptide are a result of the present invention.

ポリペプチドの文脈における「変化した特性」またはその文法的均等物は、本明細書で使用する場合、選択または検出され得る、そして天然産生のタンパク質の対応する特性と比較され得る、ポリペプチドの特徴または属性を意味する。これらの特性には、限定でないが、以下のものがある;細胞毒活性、酸化安定性、基質特異性、基質結合または触媒活性、熱安定性、アルカリ安定性、pH活性プロファイル、タンパク質分解に対する抵抗性、動力学的会合(Kon)および解離(Koff)速度、タンパク質の折り畳み、免疫応答の誘発、リガンド結合能力、受容体結合能力、分泌される能力、細胞表面に表示される能力、オリゴマー化能力、シグナル伝達能力、細胞増殖刺激能力、細胞増殖阻止能力、アポトーシス誘発能力、リン酸化またはグルコシル化により修飾される能力、および疾患処置能力。 A “changed property” or grammatical equivalents thereof in the context of a polypeptide, as used herein, is a characteristic of a polypeptide that can be selected or detected and compared to the corresponding property of a naturally-occurring protein. Or it means an attribute. These properties include, but are not limited to: cytotoxic activity, oxidative stability, substrate specificity, substrate binding or catalytic activity, thermal stability, alkaline stability, pH activity profile, resistance to proteolysis Gender, kinetic association (K on ) and dissociation (K off ) rates, protein folding, induction of immune response, ligand binding ability, receptor binding ability, secreted ability, ability to be displayed on the cell surface, oligomer Ability to signal, signal transduction, ability to stimulate cell proliferation, ability to inhibit cell growth, ability to induce apoptosis, ability to be modified by phosphorylation or glucosylation, and ability to treat disease.

他に特定しない限り、列挙した特性のいずれにおいても、実質的な変化は、変異型TNFSFポリペプチドの特性を天然産生TNFSFタンパク質の特性と対比したとき、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは50%、より好ましくは2倍に増加または減少している。
細胞毒活性の変化は、野生型タンパク質と対比して変異型TNFSFタンパク質により開始される細胞死が少なくとも75%またはそれ以上減少することで証明する。
結合親和性の変化は、野生型TNF受容体タンパク質または野生型TNFSFに対する結合親和性が少なくとも5%またはそれ以上増加または減少することで証明する。
Unless otherwise specified, the substantial change in any of the listed properties is preferably at least 20%, more preferably 50%, when the properties of the mutant TNFSF polypeptide are compared to those of the naturally produced TNFSF protein. More preferably, it is increased or decreased by a factor of two.
The change in cytotoxic activity is evidenced by a decrease of at least 75% or more in cell death initiated by the mutant TNFSF protein compared to the wild type protein.
The change in binding affinity is evidenced by an increase or decrease in binding affinity for wild type TNF receptor protein or wild type TNFSF by at least 5% or more.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質の宿主動物における抗原性プロファイルは、宿主TNFSFの抗原性プロファイルに対し類似しており、そして好ましくは同等である;即ち、変異型TNFSFタンパク質は免疫応答に対し宿主生物(例えば、患者)を有意に刺激しない;即ち、いずれの免疫応答も臨床的には有意でなく、アレルギー反応または抗体によるタンパクの中和もない。即ち、好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質は、付加的な、または野生型もしくは天然産生TNFSFと異なるエピトープを含有しない。ここでの「エピトープ」または「決定基」は、抗体を生成および/または抗体に結合するタンパク質の部分を意味する。従って、殆どの例では、変異型TNFSFタンパク質に対して、その天然の宿主において有意な量の抗体は生成されない。一般的に、これは下記概説するように表面残基を有意に変えないことにより、またはグルコシル化され得る表面上のアミノ酸残基を付加しないことにより(新しいグルコシル化は、免疫応答をもたらし得るので)、または新しいMHC結合エピトープを導入しないことにより、達成される。   In a preferred embodiment, the antigenic profile of the mutant TNFSF protein in the host animal is similar to and preferably equivalent to the antigenic profile of the host TNFSF; that is, the mutant TNFSF protein is host to the immune response. Does not significantly stimulate an organism (eg, patient); that is, no immune response is clinically significant, nor is there an allergic reaction or protein neutralization by antibodies. That is, in a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein does not contain additional or different epitopes than wild type or naturally occurring TNFSF. As used herein, “epitope” or “determinant” refers to the portion of a protein that produces and / or binds to an antibody. Thus, in most instances, no significant amount of antibody is produced in the native host against the mutant TNFSF protein. In general, this is by not significantly altering surface residues as outlined below, or by not adding amino acid residues on the surface that can be glucosylated (since new glucosylation can result in an immune response). ) Or by not introducing new MHC binding epitopes.

本発明の変異型タンパク質は、図3に示すアミノ酸配列よりも、短くても長くてもよい。本発明で使用する場合、「野生型TNFSF」は、天然の哺乳動物のタンパク質(好ましくはヒト)である。TNFSFは、多型であり得る。従って、好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質の定義に含まれるものは、本明細書で示す配列の部分または断片である。変異型TNFSFタンパク質の断片は、a)少なくとも1つの抗原エピトープを共有する;b)少なくとも指示された相同性を有する;c)そして好ましくは本明細書で定義される変異型TNFSFの生物学的活性を示す場合、変異型TNFSFタンパク質とみなされる。   The mutant protein of the present invention may be shorter or longer than the amino acid sequence shown in FIG. As used herein, “wild type TNFSF” is a natural mammalian protein (preferably human). TNFSF can be polymorphic. Accordingly, in a preferred embodiment, what is included in the definition of a mutant TNFSF protein is a portion or fragment of the sequence set forth herein. A fragment of a mutant TNFSF protein a) shares at least one antigenic epitope; b) has at least the indicated homology; c) and preferably a biological activity of the mutant TNFSF as defined herein. Is considered a mutant TNFSF protein.

好ましい実施態様では、より詳しく下記概説するように、野生型TNFSFと対比して、変異型TNFSFタンパク質は、ここで概説するものよりもさらに多くのアミノ酸変化を含む。例には、大腸菌での可溶発現を可能にするために導入されるアミノ酸置換、溶液挙動(solution behavior)を最適にするために導入されるアミノ酸置換、および免疫原性を調節するために導入されるアミノ酸置換が含まれるが、これらに限定されるものではない。そして、ここで概説するように、ここで描かれた変化のいずれをも、さらに新しい変異型TNFSFタンパク質を形成するためにどのようにも組み合わせ得る。   In a preferred embodiment, as outlined below in more detail, in contrast to wild type TNFSF, the mutant TNFSF protein contains even more amino acid changes than those outlined here. Examples include amino acid substitutions introduced to allow soluble expression in E. coli, amino acid substitutions introduced to optimize solution behavior, and introduced to regulate immunogenicity Amino acid substitutions made, but are not limited to these. And, as outlined here, any of the changes depicted here can be combined in any way to form a new mutant TNFSF protein.

さらに、例えば、ここで概説するように、エピトープまたは精製タグの付加、他の融合配列等の付加により、図に描かれたものより長い変異型TNFSFタンパク質を作成し得る。例えば、発明の変異型TNFSFタンパク質を、他の治療的タンパク質に、または薬物動態的な目的でFcまたは血清アルブミンのような他のタンパク質に、融合させ得る。例えば、米国特許第5,766,883号および第5,876,969号(両方とも出典明示により本明細書の一部とする)参照。   Further, for example, as outlined herein, the addition of epitopes or purification tags, the addition of other fusion sequences, etc. can create mutant TNFSF proteins that are longer than those depicted in the figure. For example, the mutant TNFSF protein of the invention can be fused to other therapeutic proteins or to other proteins such as Fc or serum albumin for pharmacokinetic purposes. See, for example, US Pat. Nos. 5,766,883 and 5,876,969, both of which are hereby incorporated by reference.

変異型TNFSFタンパク質はまた、変異型TNFSF核酸にコードされるものとして同定され得る。核酸の場合、核酸配列の包括的相同性はアミノ酸の相同性と相応するが、遺伝子コードの縮重および様々な生物のコドン偏向を配慮する。従って、核酸配列相同性は、タンパク質配列のものよりも低いことも高いこともあり、低い相同性が好ましい。   A mutant TNFSF protein can also be identified as encoded by a mutant TNFSF nucleic acid. In the case of nucleic acids, the overall homology of the nucleic acid sequence corresponds to the homology of the amino acids, but takes into account the degeneracy of the genetic code and the codon bias of various organisms. Thus, nucleic acid sequence homology may be lower or higher than that of protein sequences, and low homology is preferred.

好適な実施態様では、変異型TNFSF核酸は変異型TNFSFタンパク質をコードする。当業者に明らかなように、遺伝子コードの縮重のために、全て本発明の変異型TNFSFタンパク質をコードする、極めて多数の核酸を作成し得る。従って、特定のアミノ酸配列を同定したら、当業者は、変異型TNFSFのアミノ酸配列を変更しない方法で1またはそれ以上のコドンの配列を単純に改変することによって、異なる核酸をいくつでも作成し得る。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF nucleic acid encodes a mutant TNFSF protein. As will be apparent to those skilled in the art, because of the degeneracy of the genetic code, a very large number of nucleic acids can be generated that all encode the mutant TNFSF protein of the present invention. Thus, once a particular amino acid sequence has been identified, one of skill in the art can create any number of different nucleic acids by simply modifying the sequence of one or more codons in a manner that does not alter the amino acid sequence of the mutant TNFSF.

本発明の変異型TNFSFタンパク質および核酸は、好ましくは組換え体である(合成的に作成されない限り)。本明細書で使用する「核酸」は、DNAまたはRNAのいずれか、またはデオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドとの両方を含む分子を表す。この核酸はゲノムDNA、cDNA、mRNAおよびオリゴヌクレオチドを包含し、センスおよびアンチセンス核酸を含む。このような核酸はまた、生理的環境下におけるかかる分子の安定性および半減期を増すために、リボース−リン酸骨格に修飾を含有し得る。   The mutant TNFSF proteins and nucleic acids of the invention are preferably recombinant (unless made synthetically). “Nucleic acid” as used herein refers to a molecule comprising either DNA or RNA, or both deoxyribonucleotides and ribonucleotides. This nucleic acid includes genomic DNA, cDNA, mRNA and oligonucleotide, and includes sense and antisense nucleic acids. Such nucleic acids can also contain modifications in the ribose-phosphate backbone to increase the stability and half-life of such molecules in a physiological environment.

核酸は、2本鎖、1本鎖であるか、または2本鎖と1本鎖の配列の両方の部分を含有し得る。当業者に明らかなように、1本鎖(「ワトソン(Watson)」)の描写は他の鎖(「クリック(Crick)」)の配列を定義する;従って、図6に示す配列はその配列の相補鎖も含む。   Nucleic acids can be double stranded, single stranded, or contain portions of both double stranded and single stranded sequence. As will be apparent to those skilled in the art, the depiction of a single strand (“Watson”) defines the sequence of the other strand (“Crick”); thus, the sequence shown in FIG. Also includes the complementary strand.

本発明の変異型TNFSFタンパク質の定義には、本明細書に概説し、各図に示す変異型TNFSF配列のアミノ酸配列変異型も含まれる。即ち、この変異型TNFSFタンパク質は、ヒトTNFSFと対比して、ドミナントネガティブタンパク質を生成させるのに使用されるもの以外に、さらなる可変位置を含有し得る。「ドミナントネガティブ可変位置」に関し、これらの変異型は、置換、挿入または欠失変異型の3群の1またはそれ以上に属する。全変異型は、通常、以下により製造する。即ち、カセットまたはPCR変異誘発またはその他の当分野で周知の技術を用いて変異型TNFSFタンパク質をコードするDNAにヌクレオチドの位置特異的変異誘発を行い、その変異型をコードするDNAを産生し、その後、そのDNAを上記概説したように組換え細胞培養で発現させる。しかしながら、約100〜150残基までの変異型TNFSFタンパク質断片は、確立された技術を使用してインビトロ合成によって製造し得る。アミノ酸配列変異型は、予め決定された変異の性質、即ち、変異型TNFSFタンパク質のアミノ酸配列の天然産生対立遺伝子または種間変化から変異型を隔てさせている特色により、特徴付けられる。この変異型は、典型的に、天然産生類似体と定性的に同じ生物学的活性を示すが、改変された特徴を有する変異体も選択できる。   The definition of the mutant TNFSF protein of the present invention also includes amino acid sequence variants of the mutant TNFSF sequences outlined herein and shown in the figures. That is, the mutant TNFSF protein may contain additional variable positions in addition to those used to generate dominant negative proteins, in contrast to human TNFSF. With respect to “dominant negative variable positions”, these variants belong to one or more of the three groups of substitution, insertion or deletion variants. All variants are usually produced as follows. That is, using cassette or PCR mutagenesis or other techniques well known in the art, nucleotide-directed mutagenesis of the DNA encoding the mutant TNFSF protein to produce DNA encoding the mutant, The DNA is expressed in recombinant cell culture as outlined above. However, mutant TNFSF protein fragments of up to about 100-150 residues can be produced by in vitro synthesis using established techniques. Amino acid sequence variants are characterized by a pre-determined nature of the mutation, ie, a feature that separates the variant from naturally occurring allelic or interspecies changes in the amino acid sequence of the mutated TNFSF protein. This variant typically exhibits qualitatively the same biological activity as the naturally occurring analog, but variants with altered characteristics can also be selected.

アミノ酸配列変異を導入するための部位または領域は予め決定しておくが、変異それ自体を予め決定しておく必要はない。例えば、所定の部位における変異の効率を最適化するために、標的コドンまたは領域で無作為変異誘発を行い、発現された変異型TNFSFタンパク質を、所望の活性の最適な組合せについてスクリーニングしてもよい。既知配列を持つDNA内の予め決定された部位で置換変異を行うための技術は周知であり、例えば、M13プライマー変異誘発およびPCR変異誘発がある。変異体の検索は、変異型TNFSFタンパク質の活性、または本明細書で概説するような付加的特性(例えば、安定性)についての各アッセイを使用して、最適な特徴について行う。   The site or region for introducing an amino acid sequence variation is determined in advance, but the mutation per se need not be determined in advance. For example, to optimize the efficiency of mutation at a given site, random mutagenesis may be performed at the target codon or region and the expressed mutant TNFSF protein screened for the optimal combination of desired activities. . Techniques for making substitution mutations at predetermined sites in DNA having a known sequence are well known, for example, M13 primer mutagenesis and PCR mutagenesis. Searches for variants are performed for optimal characteristics using each assay for activity of the mutant TNFSF protein, or additional properties (eg, stability) as outlined herein.

アミノ酸置換は、典型的には単一な残基のものである;挿入は通常は約1個から約20個までのオーダーのアミノ酸であるが、かなり長い挿入も許容され得る。欠失は約1個から約20個までの範囲の残基にわたるが、場合により欠失はさらに大きなものであり得る。   Amino acid substitutions are typically of a single residue; insertions are usually on the order of about 1 to about 20 amino acids, although fairly long insertions can be tolerated. Deletions range from about 1 to about 20 residues, but in some cases the deletion can be even larger.

置換、欠失、挿入またはそれらの任意の組合せを使用して、最終的誘導体に到達してもよい。一般にこのような変化は少数のアミノ酸に行い、分子の変化を小さくする(例えば、保存的改変)。しかしながら、さらに大きな変化もある種の環境では許容され得る(例えば、非保存的改変)。   Substitutions, deletions, insertions or any combination thereof may be used to arrive at the final derivative. In general, such changes are made to a small number of amino acids to reduce molecular changes (eg, conservative modifications). However, even larger changes can be tolerated in certain circumstances (eg, non-conservative modifications).

変異体は、典型的に元来の変異型TNFSFタンパク質と定性的に同じ生物学的活性を発揮し、同じ免疫応答を誘起するが、必要に応じて、変異型は、変異型TNFSFタンパク質の特徴を改変するようにも選択される。あるいは、変異型TNFSFタンパク質の生物学的活性が変化するように変異型を設計し得る。例えば、グリコシル化部位を変更または除去し得る。同様に、生物学的機能も変更し得る;例えば、ある例では、より強力な、またはより弱いTNFSF活性を持つことが望ましいであろう。   Variants typically exhibit the same biological activity qualitatively as the original mutant TNFSF protein and elicit the same immune response, but if desired, the mutant is characterized by the mutant TNFSF protein Is also selected to modify. Alternatively, the mutant can be designed such that the biological activity of the mutant TNFSF protein is altered. For example, glycosylation sites can be altered or removed. Similarly, biological function may be altered; for example, in certain instances it may be desirable to have stronger or weaker TNFSF activity.

本発明の変異型TNFSFタンパク質および核酸は、多数の方法で作成できる。個々の核酸およびタンパク質を、当分野で知られ、下記概説する方法で作成できる。あるいは、変異型TNFSFタンパク質のライブラリーを試験用に作成できる。   Mutant TNFSF proteins and nucleic acids of the invention can be made in a number of ways. Individual nucleic acids and proteins can be made by methods known in the art and outlined below. Alternatively, a library of mutant TNFSF proteins can be created for testing.

好ましい実施態様では、当業者に知られる多数の方法で、変異型TNFSFタンパク質のセットまたはライブラリーを生成させ得る。   In a preferred embodiment, a set or library of mutant TNFSF proteins can be generated in a number of ways known to those skilled in the art.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFライブラリーの異なるタンパク質メンバーを化学合成し得る。これは、設計されたタンパク質が短い場合、好ましくは150アミノ酸長未満、より好ましくは100アミノ酸未満、そして特に好ましくは50アミノ酸未満である場合に特に有用であるが、当分野で知られるように、より長いタンパク質を化学的または酵素的に作成できる。例えば、Wilken et al., Curr. Opin. Biotechnol. 9:412−26(1998) を参照(出典明示により本明細書の一部とする)。   In a preferred embodiment, different protein members of a mutant TNFSF library can be chemically synthesized. This is particularly useful when the designed protein is short, preferably less than 150 amino acids long, more preferably less than 100 amino acids, and particularly preferably less than 50 amino acids, but as known in the art, Longer proteins can be made chemically or enzymatically. See, for example, Wilken et al., Curr. Opin. Biotechnol. 9: 412-26 (1998), which is hereby incorporated by reference.

好ましい実施態様では、特に、より長いタンパク質または大きいサンプルが望まれるタンパク質のためには、メンバーの配列をコードするDNAなどの核酸を創製するためにライブラリー配列を使用し、次いでこれを所望により宿主細胞中にクローニングし、発現させ、アッセイし得る。従って、各メンバーのタンパク質配列をコードする核酸、特にDNAを作成し得る。これは周知方法を用いて行う。コドン、適切な発現ベクターおよび適切な宿主細胞の選択は、いくつかの要因によって変わり、必要に応じて容易に最適化し得る。   In a preferred embodiment, library sequences are used to create nucleic acids, such as DNA encoding member sequences, which are then optionally hosted, particularly for longer proteins or proteins for which larger samples are desired. It can be cloned, expressed and assayed in cells. Thus, nucleic acids, particularly DNA, encoding the protein sequence of each member can be made. This is done using known methods. The selection of codons, appropriate expression vectors, and appropriate host cells will depend on a number of factors and can be easily optimized as needed.

好ましい実施態様では、例えばアンタゴニスト活性および/または本明細書で概説したような他の所望の活性を試験するために変異体ライブラリーを作成する場合、プールしたオリゴヌクレオチドを用いる複数のPCR反応を行う。この実施態様では、全長遺伝子に対応する重複オリゴヌクレオチドを合成する。また、これらのオリゴヌクレオチドは各可変位置にある異なるアミノ酸またはサブセットの全てを表し得る。好ましい実施態様では、これらのオリゴヌクレオチドを等しい割合でプールし、複数のPCR反応を実施して、ライブラリーにより定義される変異の組合せを含有する全長配列を創製する。さらに、これはエラープローンPCR法を使用して行い得る。   In a preferred embodiment, multiple PCR reactions using pooled oligonucleotides are performed when creating a variant library, eg, to test for antagonist activity and / or other desired activity as outlined herein. . In this embodiment, overlapping oligonucleotides corresponding to the full-length gene are synthesized. These oligonucleotides may also represent all of the different amino acids or subsets at each variable position. In a preferred embodiment, these oligonucleotides are pooled in equal proportions and multiple PCR reactions are performed to create a full-length sequence containing the combination of mutations defined by the library. In addition, this can be done using error-prone PCR methods.

好ましい実施態様では、USSN10/218,102に記載のように、異なるオリゴヌクレオチドを確率分布表に対応する相対量で添加する。このようにして、複数のPCR反応は、変異の所望の組み合わせを所望の割合で有する全長配列をもたらす。   In a preferred embodiment, different oligonucleotides are added in relative amounts corresponding to the probability distribution table, as described in USSN 10 / 218,102. In this way, multiple PCR reactions result in a full-length sequence having the desired combination of mutations in the desired proportion.

好ましい実施態様では、各重複オリゴヌクレオチドは、変化させようとする位置を1つだけ含む;別の実施態様では、変異位置が互いに近接しすぎてこのことを不可能にし、各オリゴヌクレオチド当たり複数の変異を使用してあらゆる可能性の組換えを完成させる。即ち、各オリゴは、変異されている単一位置か、または変異されている1以上の位置のコドンを含有し得る。変異されている複数位置は、オリゴの長さが非実用的になるのを防ぐために、配列内で近接していなければならない。あるオリゴヌクレオチド上の複数の変異位置に対して、特定の変異の組合せをコードしているオリゴヌクレオチドを包含または排除することにより、その組合せをライブラリー中に包含または排除し得る。例えば、本明細書で論じるように、可変位置間に相関関係があり得る;即ち、位置Xがある残基の場合には、位置Yは特定の残基でなければならない(または、あってはならない)。これらの可変位置のセットは、本明細書においては時々「クラスター」と呼称される。クラスターが互いに近接した残基を含み、従って1つのヌクレオチドプライマー上に存在できるときには、クラスターを「良好な」相関に設定し、ライブラリーの有効性を減少させ得る悪い組合せを除去できる。しかしながら、クラスターの残基が配列中で離れていて、従って合成のためには異なるオリゴヌクレオチド上に存在するであろう場合には、残基を「良好な」相関に設定するか、または可変残基として完全に排除するのが望ましい。別の実施態様では、クラスター変異がもっぱら一緒に現れるように、ライブラリーを数段階で創出し得る。この方法、即ち、変異クラスターを同定し、そしてそれらを同じオリゴヌクレオチド上に置くかもしくはライブラリーから除去すること、またはクラスターを保存しながら数段階でライブラリーを生成させることにより、実験的ライブラリーが、適正に折畳まれたタンパク質にかなり富むようにできる。クラスターの同定は、例えば、既知のパターン認識法の使用、変異発生頻度の比較、または実験的に生成させる配列のエネルギー解析(例えば、もし相互作用エネルギーが高ければ、位置は相関している)の使用などの多数の方法で実行することができる。これらの相関は、位置相関(例えば、可変位置1と2が常に一緒に変化するか、または決して一緒に変化しない)でも、配列相関(例えば、位置1に残基Aがあれば、常に位置2に残基Bがある)でもよい。Pattern discovery in Biomolecular Data: Tools, Techniques, and Applications; edited by Jason T.L. Wang, Bruce A. Shapiro, Dennis Shasha. New York: Oxford University, 1999; Andrews, Harry C. Introduction to mathematical techniques in pattern recognition; New York, Wiley-lnterscience [1972]; Applications of Pattern Recognition; Editor, K.S. Fu. Boca Raton, Fla. CRC Press, 1982; Genetic Algorithms for Pattern Recognition; edited by Sankar K. Pal, Paul P. Wang. Boca Raton: CRC Press, c1996; Pandya, Abhijit S., Pattern recognition with neural networks in C++ / Abhijit S. Pandya, Robert B. Macy. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 1996; Handbook of pattern recognition & computer vision / edited by C.H. Chen, L.F. Pau, P.S.P. Wang. 2nd ed. Singapore; River Edge, N.J.: World Scientific, c1999; Friedman, Introduction to Pattern Recognition: Statistical, Structural, Neural, and Fuzzy Logic Approaches; River Edge, N.J.: World Scientific, c1999, Series title: Series in machine perception and artificial intelligence; vol. 32; を参照(全て出典明示により本明細書の一部とする)。さらに、コンセンサスモチーフの探索に使用するプログラムもまた同様に使用できる。   In a preferred embodiment, each overlapping oligonucleotide contains only one position to be changed; in another embodiment, mutation positions are too close to each other to make this possible, Mutations are used to complete all possible recombination. That is, each oligo can contain a single position that is mutated, or one or more codons that are mutated. The multiple positions that are mutated must be close together in the sequence to prevent the oligo length from becoming impractical. By including or excluding an oligonucleotide encoding a particular combination of mutations for multiple mutation positions on an oligonucleotide, the combination can be included or excluded in the library. For example, as discussed herein, there may be a correlation between variable positions; that is, if position X is a residue, position Y must be a specific residue (or Must not). These sets of variable positions are sometimes referred to herein as “clusters”. When a cluster contains residues in close proximity to each other and can therefore be present on a single nucleotide primer, the cluster can be set to a “good” correlation to eliminate bad combinations that can reduce the effectiveness of the library. However, if the cluster residues are separated in the sequence and thus will be present on different oligonucleotides for synthesis, the residues are set to “good” correlation or variable residues. It is desirable to eliminate it completely as a group. In another embodiment, the library can be created in several stages so that cluster mutations appear exclusively together. Experimental libraries by identifying mutant clusters and placing them on the same oligonucleotide or removing them from the library, or generating a library in several steps while preserving the cluster Can be quite rich in properly folded proteins. Cluster identification can be done, for example, using known pattern recognition methods, comparing mutation frequencies, or analyzing the energy of experimentally generated sequences (eg, if the interaction energy is high, the position is correlated) It can be implemented in a number of ways such as use. These correlations are both positional correlations (eg, variable positions 1 and 2 always change together or never change together), even if they are sequence correlations (eg, if there is residue A at position 1, position 2 always There may be a residue B). Pattern discovery in Biomolecular Data: Tools, Techniques, and Applications; edited by Jason TL Wang, Bruce A. Shapiro, Dennis Shasha.New York: Oxford University, 1999; Andrews, Harry C. Introduction to mathematical techniques in pattern recognition; New York , Wiley-lnterscience [1972]; Applications of Pattern Recognition; Editor, KS Fu. Boca Raton, Fla. CRC Press, 1982; Genetic Algorithms for Pattern Recognition; edited by Sankar K. Pal, Paul P. Wang. Boca Raton: CRC Press, c1996; Pandya, Abhijit S., Pattern recognition with neural networks in C ++ / Abhijit S. Pandya, Robert B. Macy. Boca Raton, Fla .: CRC Press, 1996; Handbook of pattern recognition & computer vision / edited by CH Chen, LF Pau, PSP Wang. 2nd ed. Singapore; River Edge, NJ: World Scientific, c1999; Friedman, Introduction to Pattern Recognition: Statistical, Structural, Neural, and Fuzzy Logic Approaches; River Edge, NJ: World Scientific, c1999 , Series title: Series in machine perception and artificial i ntelligence; vol. 32; (all incorporated herein by reference). In addition, programs used for consensus motif searches can be used as well.

長さが異なるタンパク質を発現するライブラリーを創出するために、コドンを挿入または欠失したオリゴヌクレオチドを使用し得る。特に、挿入または欠失のためのコンピューター処理配列スクリーニングは、長さが異なるタンパク質を定義する二次ライブラリーをもたらし得る。それらは、プールした様々な長さのオリゴヌクレオチドのライブラリーにより発現させることができる。   Oligonucleotides with codon insertions or deletions can be used to create libraries that express proteins of different lengths. In particular, computerized sequence screening for insertions or deletions can result in a secondary library defining proteins of different lengths. They can be expressed by a library of oligonucleotides of various lengths pooled.

他の好ましい実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、このファミリー(例えば、変異体のセット)をシャフリングすることによって創製する;即ち、上位配列(順位順のリストを使用する場合)のいくつかのセットを、エラープローンPCRを用いて、または用いずに、シャフリングすることができる。この文脈における「シャフリング」とは、一般に無作為なやり方での、関連配列の組換えを意味する。これは、米国特許第5,830,721号、第5,811,238号、第5,605,793号、第5,837,458号およびPCT/US/19256に定義および例示されている「シャフリング」を包含し、これらは全て出典明示によりその全体を本明細書の一部とする。この配列のセットは、人工的なセット;例えば確率表(例えば、SCMFを使用して作製されたもの)またはモンテカルロのセット由来のものであってもよい。同様に、「ファミリー」は、上位の10および下位の10配列、上位の100配列等であってよい。これもまたエラープローンPCRを使用して行い得る。   In another preferred embodiment, the mutant TNFSF protein of the invention is created by shuffling this family (eg, a set of variants); ie, a higher sequence (when using a ranked list) Some sets can be shuffled with or without error-prone PCR. “Shuffling” in this context means recombination of related sequences, generally in a random manner. This is defined and illustrated in US Pat. Nos. 5,830,721, 5,811,238, 5,605,793, 5,837,458 and PCT / US / 19256. All of which are hereby incorporated by reference in their entirety. This set of sequences may be derived from an artificial set; for example, a probability table (eg, created using SCMF) or a set of Monte Carlo. Similarly, the “family” may be the upper 10 and lower 10 sequences, the upper 100 sequences, and the like. This can also be done using error-prone PCR.

従って、好ましい実施態様では、本明細書に記載のコンピューター処理法を使用してインシリコ(in silico)シャフリングを行う。即ち、2つのライブラリーまたは2つの配列で開始して、配列の無作為組換えを生成させ、評価し得る。   Accordingly, in a preferred embodiment, in silico shuffling is performed using the computer processing methods described herein. That is, starting with two libraries or two sequences, random recombination of sequences can be generated and evaluated.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質は、2またはそれ以上の天然産生TNFSFタンパク質から形成されるキメラである。特に好ましい実施態様では、キメラは、1またはそれ以上の天然産生TNFSFタンパク質由来の受容体接触領域を、他の天然産生TNFSFタンパク質のアミノ酸配列と連結することにより形成する。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is a chimera formed from two or more naturally occurring TNFSF proteins. In a particularly preferred embodiment, the chimera is formed by linking a receptor contact region from one or more naturally occurring TNFSF proteins to the amino acid sequence of another naturally occurring TNFSF protein.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質のライブラリーを生成させるために、エラープローンPCRを行う。米国特許第5,605,793号、第5,811,238号、第5,830,721号(これらは全て出典明示により本明細書の一部とする)を参照されたい。これは、ライブラリーの最適配列もしくは上位メンバー、またはその他の何らかの人工的セットもしくはファミリーについて行い得る。この実施態様では、一次ライブラリーのコンピュータースクリーニングで見出された最適配列の遺伝子を合成し得る。次いで、そのライブラリーの変異位置にある変異をコードしているオリゴヌクレオチド(偏向オリゴヌクレオチド)の存在下に、最適配列の遺伝子でエラープローンPCRを実施する。それらのオリゴヌクレオチドの添加は、そのライブラリーにその変異を組み込むことを好む偏向を産むであろう。あるいは、ある変異のためのオリゴヌクレオチドのみを使用して該ライブラリーを偏らせ得る。   In a preferred embodiment, error-prone PCR is performed to generate a library of mutant TNFSF proteins. See U.S. Pat. Nos. 5,605,793, 5,811,238, and 5,830,721, all of which are incorporated herein by reference. This can be done for the optimal sequence or top member of the library, or some other artificial set or family. In this embodiment, the gene of the optimal sequence found by computer screening of the primary library can be synthesized. Then, error-prone PCR is performed with the optimally sequenced gene in the presence of an oligonucleotide encoding a mutation at the mutation position of the library (biased oligonucleotide). The addition of these oligonucleotides will yield a bias that favors incorporating the mutation into the library. Alternatively, only the oligonucleotides for certain mutations can be used to bias the library.

好ましい実施態様では、エラープローンPCRによる遺伝子シャフリングを、偏向オリゴヌクレオチドの存在下に、最適配列の遺伝子に実施し、変異型TNFSFライブラリー中に見出される変異の比率を反映するDNA配列ライブラリーを創製できる。偏向オリゴヌクレオチドの選択は様々な方法で行うことができる;その頻度の偏向に基づいて選択できる、即ち、高変異頻度位置をコードするオリゴヌクレオチドを使用できる;あるいは、多様性を増大させるように、最も変化し易い位置を含むオリゴヌクレオチドを使用できる;二次ライブラリーを順位付ける場合、いくつかの上位スコアの位置を使用して偏向オリゴヌクレオチドを生成させることができる;無作為な位置を選択し得る;数個の上位スコアのものと数個の下位スコアのものを選択し得る、等である。重要なことは、好ましい可変位置および配列に基づく新たな配列を生成させることである。   In a preferred embodiment, gene shuffling by error-prone PCR is performed on optimally sequenced genes in the presence of biased oligonucleotides to generate a DNA sequence library that reflects the percentage of mutations found in the mutant TNFSF library. Can be created. Selection of biased oligonucleotides can be done in a variety of ways; one can select based on that frequency bias, ie, one can use oligonucleotides that encode high mutation frequency positions; or to increase diversity, Oligonucleotides containing the most susceptible positions can be used; when ranking secondary libraries, several top score positions can be used to generate biased oligonucleotides; You can select one with several high scores, one with several low scores, and so on. What is important is to generate new sequences based on preferred variable positions and sequences.

好ましい実施態様では、図面に模式的に示すように、野生型遺伝子またはその他の遺伝子を用いるPCRを使用し得る。この実施態様では、出発遺伝子を使用する;必要ではないが、一般に、この遺伝子は、通常野生型遺伝子である。いくつかの場合には、これは、大域的最適配列をコードする遺伝子、またはリストのその他の配列、または、例えば異なる生物由来の相同性配列をアラインメントすることで得られるコンセンサス配列であり得る。この実施態様では、変異位置に対応し、ライブラリー中の異なるアミノ酸を含むオリゴヌクレオチドを使用する。当分野で知られるように、末端でPCRプライマーを使用するPCRを行う。これには2つの利点がある。第一に、これは一般的により少ないオリゴヌクレオチドで済み、かつ誤りが少ないという結果をもたらす。第二に、野生型遺伝子を使用する場合、合成する必要が無いという点で、実験上の利点がある。   In a preferred embodiment, PCR using wild type genes or other genes may be used, as schematically shown in the figure. In this embodiment, a starting gene is used; although not required, in general, this gene is usually a wild type gene. In some cases, this can be a gene encoding a global optimal sequence, or other sequence in the list, or a consensus sequence obtained, for example, by aligning homologous sequences from different organisms. In this embodiment, oligonucleotides are used that correspond to the mutated positions and contain different amino acids in the library. As is known in the art, PCR is performed using PCR primers at the ends. This has two advantages. First, this generally results in fewer oligonucleotides and fewer errors. Second, when using a wild type gene, there is an experimental advantage in that it does not need to be synthesized.

変異型TNFSFタンパク質をコードする本発明の核酸を使用して、様々な発現ベクターを作成する。この発現ベクターは、自己複製する染色体外ベクター、または宿主ゲノム中に組み込まれるベクターであり得る。一般に、これらの発現ベクターは、変異型TNFSFタンパク質をコードする核酸に機能し得るように連結した、転写および翻訳調節核酸を包含する。「制御配列」という用語は、機能し得るように連結したコード配列の特定の宿主生物における発現に必要なDNA配列を指す。原核生物に適する制御配列は、例えばプロモーター、所望によりオペレーター配列、およびリボソーム結合部位を包含する。真核細胞は、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、およびエンハンサーを利用することが知られている。   Various expression vectors are made using the nucleic acids of the invention encoding mutant TNFSF proteins. The expression vector can be a self-replicating extrachromosomal vector or a vector that integrates into the host genome. In general, these expression vectors include transcriptional and translational regulatory nucleic acids operably linked to the nucleic acid encoding the mutant TNFSF protein. The term “control sequence” refers to a DNA sequence that is required for expression in a particular host organism of an operably linked coding sequence. The control sequences that are suitable for prokaryotes, for example, include a promoter, optionally an operator sequence, and a ribosome binding site. Eukaryotic cells are known to utilize promoters, polyadenylation signals, and enhancers.

核酸は、別の核酸配列と機能的関係に置かれたとき、「機能し得るように連結」している。例えば、プレ配列または分泌リーダーのDNAは、これがポリペプチドの分泌に参加するプレタンパク質として発現される場合、そのポリペプチドのDNAに機能し得るように連結している;プロモーターまたはエンハンサーは、これがコード配列の転写に影響を及ぼすならば、その配列に機能し得るように連結している;または、リボソーム結合部位は、これが翻訳を促進するように配置されているならば、コード配列に機能し得るように連結している。   Nucleic acids are “operably linked” when placed into a functional relationship with another nucleic acid sequence. For example, a presequence or secretory leader DNA is operably linked to the DNA of the polypeptide if it is expressed as a preprotein that participates in secretion of the polypeptide; a promoter or enhancer is encoded by If it affects the transcription of the sequence, it is operably linked to that sequence; or the ribosome binding site can function to the coding sequence if it is positioned to facilitate translation. They are linked together.

好ましい実施態様では、内因性分泌配列が天然産生タンパク質または変異型TNFSFタンパク質の低レベル分泌を導く場合、この天然産生分泌リーダー配列を置換することが望ましい。この実施態様では、関連のない分泌リーダー配列が変異型TNFSFコード核酸に機能し得るように連結され、タンパク質分泌の増加を導く。従って、TNFSFおよびその分泌配列の分泌と比較したとき、変異型TNFSFタンパク質の分泌増強をもたらすいかなる分泌リーダー配列も望ましい。タンパク質の分泌を導く好適な分泌リーダー配列は当分野で知られている。   In a preferred embodiment, it is desirable to replace this naturally occurring secretory leader sequence if the endogenous secretory sequence leads to low level secretion of the naturally occurring protein or mutant TNFSF protein. In this embodiment, an irrelevant secretory leader sequence is operably linked to the mutant TNFSF-encoding nucleic acid, leading to increased protein secretion. Thus, any secretory leader sequence that results in enhanced secretion of the mutant TNFSF protein when compared to secretion of TNFSF and its secretory sequence is desirable. Suitable secretory leader sequences that direct protein secretion are known in the art.

別の好ましい実施態様では、天然産生タンパク質またはタンパク質の分泌リーダー配列を当分野で既知の技術によって除去し、その後発現させると、組換えタンパク質の細胞内蓄積がもたらされる。   In another preferred embodiment, the naturally occurring protein or secretory leader sequence of the protein is removed by techniques known in the art and then expressed, resulting in intracellular accumulation of the recombinant protein.

一般に、「機能し得るように連結」とは、連結しているDNA配列が連続しており、そして、分泌リーダーの場合には、連続しかつ読み取り枠にあることを意味する。しかしながら、エンハンサーは連続している必要がない。連結は、好都合な制限部位でのライゲーションによって達成される。そのような部位が存在しない場合、慣行的実務に従い、合成オリゴヌクレオチドアダプターまたはリンカーを使用する。融合タンパク質の発現に用いられる宿主細胞には、転写および翻訳の調節核酸が一般に適当である;例えば、Bacillusでの融合タンパク質の発現には、Bacillus由来の転写および翻訳調節核酸配列が好ましく使用される。多数のタイプの適当な発現ベクター、および適当な制御配列が、様々な宿主細胞について当分野で知られている。   In general, “operably linked” means that the linked DNA sequences are contiguous and, in the case of a secretion leader, are contiguous and in reading frame. However, enhancers do not have to be contiguous. Ligation is accomplished by ligation at convenient restriction sites. If such sites do not exist, synthetic oligonucleotide adapters or linkers are used in accordance with conventional practice. Transcriptional and translational regulatory nucleic acids are generally suitable for host cells used to express the fusion protein; for example, transcriptional and translational regulatory nucleic acid sequences derived from Bacillus are preferably used for expression of the fusion protein in Bacillus. . Numerous types of appropriate expression vectors, and suitable control sequences are known in the art for a variety of host cells.

一般に、転写および翻訳の制御配列には、プロモーター配列、リボソーム結合部位、転写開始および停止配列、翻訳開始および停止配列、並びにエンハンサーまたはアクチべーター配列が包含されるが、これらに限定される訳ではない。好ましい実施態様では、制御配列は、プロモーター並びに転写開始および停止配列を包含する。   In general, transcriptional and translational control sequences include, but are not limited to, promoter sequences, ribosome binding sites, transcriptional start and stop sequences, translational start and stop sequences, and enhancer or activator sequences. Absent. In a preferred embodiment, the control sequences include a promoter and transcription start and stop sequences.

プロモーター配列は、構成的または誘導可能プロモーターのいずれかをコードしている。プロモーターは、天然産生プロモーターまたはハイブリッドプロモーターのいずれかであり得る。1より多いプロモーターの要素を合しているハイブリッドプロモーターもまた当分野で知られており、本発明において有用である。好ましい実施態様では、プロモーターは、細胞、特に哺乳動物細胞での高度発現を可能にする強力なプロモーターであり、例えばCMVプロモーター、とりわけTet調節エレメントと組み合わせたものである。   A promoter sequence encodes either a constitutive or inducible promoter. The promoter can be either a naturally occurring promoter or a hybrid promoter. Hybrid promoters that combine elements of more than one promoter are also known in the art and are useful in the present invention. In a preferred embodiment, the promoter is a strong promoter that allows for high expression in cells, particularly mammalian cells, such as a CMV promoter, especially in combination with Tet regulatory elements.

加えて、発現ベクターはさらなるエレメントを含み得る。例えば、発現ベクターは2つの複製系を有し、故にこれを2つの生物で、例えば発現用に哺乳動物または昆虫細胞内で、そしてクローニングおよび増幅用に原核生物宿主内で、維持することを可能にする。さらに、発現ベクターを組み込むために、発現ベクターは、宿主細胞ゲノムに相同な少なくとも1つの配列、および、好ましくは発現コンストラクトに隣接する2つの相同配列を含有する。この組み込みベクターは、ベクターに包含するために適切な相同性配列を選択することにより、宿主細胞内の特異的な座に向かわせ得る。組み込みベクターのコンストラクトは当分野で周知である。   In addition, the expression vector may contain additional elements. For example, an expression vector has two replication systems and can therefore be maintained in two organisms, for example in mammalian or insect cells for expression and in a prokaryotic host for cloning and amplification. To. Furthermore, to incorporate an expression vector, the expression vector contains at least one sequence that is homologous to the host cell genome, and preferably two homologous sequences that flank the expression construct. This integrating vector can be directed to a specific locus in the host cell by selecting appropriate homologous sequences for inclusion in the vector. Integration vector constructs are well known in the art.

加えて、好ましい実施態様では、発現ベクターは、形質移入された宿主細胞の選択を可能にする選択可能マーカー遺伝子を含有する。選択遺伝子は当分野で周知であり、使用する宿主細胞によって変わる。   In addition, in a preferred embodiment, the expression vector contains a selectable marker gene that allows for selection of transfected host cells. Selection genes are well known in the art and will vary with the host cell used.

好ましい発現ベクター系は、PCT/US97/01019およびPCT/US97/01048に一般的な記載のあるレトロウイルスベクター系であり、これらは共に出典明示により本明細書の一部とする。   Preferred expression vector systems are the retroviral vector systems generally described in PCT / US97 / 01019 and PCT / US97 / 01048, both of which are hereby incorporated by reference.

好ましい実施態様では、発現ベクターは上記の構成成分および変異型TNFSFタンパク質をコードする遺伝子を含む。当業者は理解できるであろうが、全ての組み合わせが可能であり、従って、本明細書で使用するように、レトロウイルスであってもそうでなくてもよい1またはそれ以上のベクターより成る構成成分の組み合わせを、本明細書中では「ベクター組成物」と称する。   In a preferred embodiment, the expression vector comprises the above-described components and a gene encoding a mutant TNFSF protein. Those skilled in the art will appreciate that all combinations are possible and therefore, as used herein, consist of one or more vectors that may or may not be retroviruses. The combination of components is referred to herein as a “vector composition”.

変異型TNFSF核酸は、単独または発現ベクターと組み合わせて細胞に導入する。本明細書中、「導入する」または文法上の等価表現は、核酸が、その後の核酸の発現に好適な方法で細胞に入ることを意味する。導入の方法は、下記で論ずるような標的となる細胞タイプによってほぼ規定される。方法の例には、CaPO4沈殿、リポソーム融合、リポフェクチン(登録商標)、電気穿孔、ウイルス感染等が含まれる。変異型TNFSF核酸は、宿主細胞のゲノムに安定に組み込まれ(例えば下記概説するレトロウイルス導入によって)、または、細胞質中に一過的にまたは安定に存在し得る(即ち、常套のプラスミドの使用により、標準的制御配列、選択マーカーの利用により、等)。 Mutant TNFSF nucleic acids are introduced into cells alone or in combination with expression vectors. As used herein, “introducing” or grammatical equivalent means that the nucleic acid enters the cell in a manner suitable for subsequent expression of the nucleic acid. The method of introduction is largely defined by the target cell type as discussed below. Examples of methods include CaPO 4 precipitation, liposome fusion, Lipofectin®, electroporation, viral infection and the like. The mutant TNFSF nucleic acid can be stably integrated into the genome of the host cell (eg, by retroviral introduction as outlined below) or can be transiently or stably present in the cytoplasm (ie, through the use of conventional plasmids). , By using standard control sequences, selectable markers, etc.).

本発明の変異型TNFSFタンパク質は、変異型TNFSFタンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターで形質移入された宿主細胞を、変異型TNFSFタンパク質の発現を誘導または惹起するのに適当な条件下で培養することによって産生される。変異型TNFSFタンパク質の発現に適当な条件は、発現ベクターおよび宿主細胞の選択によって変わり、日常的な実験によって当業者により容易に確認できるであろう。例えば、発現ベクター中の構成的プロモーターは、宿主細胞の生育および増殖の最適化を必要とし、また、誘導的プロモーターの使用は、誘導に適する生育条件を必要とする。さらに、いくつかの実施態様では、回収のタイミングが重要である。例えば、昆虫細胞発現で使用されるバキュロウイルス系は溶解性ウイルスであり、従って回収時期の選択が、生成物の収量にとって決定的となり得る。   The mutant TNFSF protein of the present invention is cultured in a host cell transfected with an expression vector containing a nucleic acid encoding the mutant TNFSF protein under conditions suitable for inducing or inducing the expression of the mutant TNFSF protein. It is produced by. Appropriate conditions for expression of the mutant TNFSF protein will vary with the choice of the expression vector and the host cell and will be readily ascertainable by one skilled in the art through routine experimentation. For example, constitutive promoters in expression vectors require optimization of host cell growth and proliferation, and the use of inducible promoters requires growth conditions suitable for induction. Furthermore, in some embodiments, the timing of recovery is important. For example, the baculovirus system used in insect cell expression is a lytic virus, so the choice of harvest time can be critical to product yield.

適当な宿主細胞には、酵母、細菌、古細菌、真菌、並びに昆虫、および哺乳動物細胞を含む動物細胞が包まれる。特に興味深いものは、Drosophila melangaster 細胞、Saccharomyces cerevisiaeおよびその他の酵母類、E. coli、Bacillus subtilis、SF9細胞、C129細胞、293細胞、Neurospora、BHK、CHO、COS、Pichia Pastoris 等である。   Suitable host cells include yeast, bacteria, archaea, fungi, and animal cells including insect and mammalian cells. Of particular interest are Drosophila melangaster cells, Saccharomyces cerevisiae and other yeasts, E. coli, Bacillus subtilis, SF9 cells, C129 cells, 293 cells, Neurospora, BHK, CHO, COS, Pichia Pastoris and the like.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を哺乳動物細胞で発現する。哺乳動物発現系もまた当分野で知られており、レトロウイルス系が包含される。哺乳動物プロモーターは、哺乳動物RNAポリメラーゼに結合することができ、そして融合タンパク質のコード配列の、mRNAへの下流(3')転写を開始させることのできる、任意のDNA配列である。プロモーターは、通常コード配列の5'末端に近接して位置する転写開始領域、および、この転写開始位置の上流に位置する25−30塩基対を使用するTATAボックスを有する。このTATAボックスは、RNAポリメラーゼIIに、正しい位置でRNA合成を開始するように指令すると考えられる。哺乳動物プロモーターはさらに、典型的にはTATAボックスの上流100ないし200塩基対以内に位置する上流のプロモーターエレメント(エンハンサーエレメント)を含むであろう。上流のプロモーターエレメントは、転写開始速度を決定し、どちらの方向にも作用できる。哺乳動物プロモーターとして特に有用なのは、哺乳動物ウイルス遺伝子由来のプロモーターである。なぜなら、ウイルス遺伝子はしばしば高発現され、かつ宿主範囲が広範であるからである。例には、SV40初期プロモーター、マウス乳癌ウイルスLTRプロモーター、アデノウイルス主要後期プロモーター、単純ヘルペスウイルスプロモーター、およびCMVプロモーターが含まれる。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is expressed in mammalian cells. Mammalian expression systems are also known in the art and include retroviral systems. A mammalian promoter is any DNA sequence capable of binding mammalian RNA polymerase and initiating downstream (3 ′) transcription of the coding sequence of the fusion protein into mRNA. A promoter has a transcription initiation region which is usually located proximal to the 5 ′ end of the coding sequence and a TATA box which uses 25-30 base pairs located upstream of this transcription initiation location. This TATA box is thought to direct RNA polymerase II to begin RNA synthesis at the correct position. A mammalian promoter will further comprise an upstream promoter element (enhancer element), typically located within 100 to 200 base pairs upstream of the TATA box. The upstream promoter element determines the rate of transcription initiation and can act in either direction. Particularly useful as mammalian promoters are promoters derived from mammalian viral genes. This is because viral genes are often highly expressed and have a broad host range. Examples include the SV40 early promoter, mouse mammary tumor virus LTR promoter, adenovirus major late promoter, herpes simplex virus promoter, and CMV promoter.

典型的には、哺乳動物細胞に認識される転写終結およびポリアデニル化配列は、翻訳停止コドンの3'に位置する調節領域であり、従って、プロモーターエレメントと共にコード配列に隣接している。成熟mRNAの3'末端は、部位特異的翻訳後開裂およびポリアデニル化によって形成される。転写ターミネーターおよびポリアデニル化シグナルの例には、SV40から誘導されるものが含まれる。   Typically, transcription termination and polyadenylation sequences recognized by mammalian cells are regulatory regions located 3 'to the translation stop codon and are thus adjacent to the coding sequence along with the promoter element. The 3 ′ end of the mature mRNA is formed by site-specific post-translational cleavage and polyadenylation. Examples of transcription terminators and polyadenylation signals include those derived from SV40.

哺乳動物宿主およびその他の宿主に外因性核酸を導入する方法は、当分野で周知であり、使用する宿主細胞によって変わる。方法には、デキストラン媒介トランスフェクション、リン酸カルシウム沈殿、ポリブレン媒介トランスフェクション、プロトプラスト融合、電気穿孔、ウイルス感染、リポソーム内へのポリヌクレオチドのカプセル化、および核内へのDNAの直接的マイクロインジェクションが挙げられる。本明細書に概説するように、特に好ましい方法は、PCTUS97/01019(出典明示により本明細書の一部とする)に概説されるレトロウイルス感染を利用するものである。   Methods for introducing exogenous nucleic acid into mammalian hosts and other hosts are well known in the art and will vary with the host cell used. Methods include dextran-mediated transfection, calcium phosphate precipitation, polybrene-mediated transfection, protoplast fusion, electroporation, viral infection, encapsulation of polynucleotides in liposomes, and direct microinjection of DNA into the nucleus. . As outlined herein, a particularly preferred method utilizes the retroviral infection outlined in PCTUS 97/01019 (incorporated herein by reference).

当業者には理解されるであろうが、本発明に使用される哺乳動物細胞のタイプは広範にわたり得る。基本的に、いかなる哺乳動物細胞も使用し得、マウス、ラット、霊長類およびヒトの細胞が特に好ましいが、当業者には理解されるように、シュードタイピング(pseudotyping)による系の修飾により、全ての真核細胞、好ましくは高等真核生物を使用することが可能になる。以下により詳細に記載するように、細胞が生物活性ペプチドの存在下で選択可能な表現型を表すようにスクリーニングを設定する。以下に詳述するように、細胞内にペプチドが存在する故に変化した表現型を示す細胞を選択できるように適切なスクリーニングを設定できる限り、多岐にわたる疾患症状に関わる細胞型がとりわけ有用である。   As will be appreciated by those skilled in the art, the types of mammalian cells used in the present invention can vary widely. Basically, any mammalian cell can be used, mouse, rat, primate and human cells being particularly preferred, but as will be appreciated by those skilled in the art, all by modification of the system by pseudotyping Eukaryotic cells, preferably higher eukaryotic organisms. As described in more detail below, the screen is set up such that the cells exhibit a selectable phenotype in the presence of the bioactive peptide. As detailed below, cell types associated with a wide variety of disease symptoms are particularly useful as long as appropriate screening can be set up to select cells that exhibit altered phenotypes due to the presence of the peptide in the cell.

従って、好適な細胞型には、全てのタイプの腫瘍細胞(特に黒色腫、骨髄性白血病、肺、乳房、卵巣、大腸、腎臓、前立腺、膵臓および精巣の癌腫)、心筋細胞、内皮細胞、上皮細胞、リンパ球(T細胞およびB細胞)、マスト細胞、好酸球、血管内膜細胞、肝細胞、単核白血球を包含する白血球、造血、神経、皮膚、肺、腎臓、肝臓および筋細胞幹細胞などの幹細胞(分化および脱分化因子のスクリーニングに使用するため)、破骨細胞、軟骨細胞およびその他の結合組織細胞、ケラチノサイト、メラノサイト、肝臓細胞、腎臓細胞、および脂肪細胞が包含されるが、これらに限定される訳ではない。好適な細胞にはさらに、Jurkat T細胞、NIH3T3細胞、CHO、Cos等を包含するが、これらに限定されない、既知の研究用細胞が含まれる。ATCC細胞株カタログ(出典明示により本明細書の一部とする)を参照。   Thus, suitable cell types include all types of tumor cells (especially melanoma, myeloid leukemia, lung, breast, ovary, colon, kidney, prostate, pancreas and testicular carcinoma), cardiomyocytes, endothelial cells, epithelium Cells, lymphocytes (T cells and B cells), mast cells, eosinophils, intimal cells, hepatocytes, leukocytes including mononuclear leukocytes, hematopoiesis, nerve, skin, lung, kidney, liver and myocyte stem cells These include stem cells (for use in screening differentiation and dedifferentiation factors), osteoclasts, chondrocytes and other connective tissue cells, keratinocytes, melanocytes, liver cells, kidney cells, and adipocytes It is not necessarily limited to. Suitable cells further include known research cells, including but not limited to Jurkat T cells, NIH3T3 cells, CHO, Cos and the like. See ATCC cell line catalog (incorporated herein by reference).

ある実施態様では、細胞は、さらに遺伝学的に操作され得る。即ち、変異型TNFSF核酸以外の外因性核酸を含む。
好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を細菌系で発現させる。細菌発現系は当分野で周知である。
In certain embodiments, the cells can be further genetically engineered. That is, it includes exogenous nucleic acids other than mutant TNFSF nucleic acids.
In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is expressed in a bacterial system. Bacterial expression systems are well known in the art.

好適な細菌プロモーターは、細菌RNAポリメラーゼに結合でき、かつ変異型TNFSFタンパク質のコード配列の、mRNAへの下流(3')転写を開始することができる任意の核酸配列である。細菌プロモーターは、コード配列の5'末端の近傍に通常位置する転写開始領域を有する。この転写開始領域は、典型的にRNAポリメラーゼ結合部位および転写開始部位を含む。代謝経路酵素をコードする配列は、とりわけ有用なプロモーター配列を提供する。例には、ガラクトース、乳糖およびマルトースなどの糖代謝酵素に由来するプロモーター配列、並びにトリプトファンなどの生合成酵素に由来する配列が挙げられる。バクテリオファージ由来のプロモーターもまた使用し得、当分野で知られている。加えて、合成プロモーターおよびハイブリッドプロモーターもまた有用である;例えば、tacプロモーターはtrpおよびlacプロモーター配列のハイブリッドである。さらに、細菌プロモーターは、細菌RNAポリメラーゼに結合し転写を開始させる能力を有する非細菌起源の天然産生プロモーターを包含し得る。   A suitable bacterial promoter is any nucleic acid sequence capable of binding bacterial RNA polymerase and initiating downstream (3 ') transcription of the mutant TNFSF protein coding sequence into mRNA. A bacterial promoter has a transcription initiation region which is usually located proximal to the 5 ′ end of the coding sequence. This transcription initiation region typically includes an RNA polymerase binding site and a transcription initiation site. Sequences encoding metabolic pathway enzymes provide particularly useful promoter sequences. Examples include promoter sequences derived from sugar metabolizing enzymes such as galactose, lactose and maltose, and sequences derived from biosynthetic enzymes such as tryptophan. Bacteriophage derived promoters can also be used and are known in the art. In addition, synthetic and hybrid promoters are also useful; for example, the tac promoter is a hybrid of trp and lac promoter sequences. In addition, bacterial promoters can include naturally produced promoters of non-bacterial origin that have the ability to bind bacterial RNA polymerase and initiate transcription.

機能的なプロモーター配列に加えて、有効なリボソーム結合部位が望ましい。E.coli では、このリボソーム結合部位は Shine-Delgarno(SD)配列と呼ばれ、開始コドンと、開始コドンの3−11ヌクレオチド上流に位置する3−9ヌクレオチド長の配列を含む。発現ベクターはまた、細菌において変異型TNFSFタンパク質の分泌をもたらすシグナルペプチド配列を含む。シグナル配列は、典型的には、当分野で周知のように、細胞からのタンパク質の分泌を指令する疎水性アミノ酸から成るシグナルペプチドをコードする。タンパク質は、生育培地中に分泌される(グラム陽性細菌)か、または、細胞の外膜と内膜の間に位置するペリプラズム間隙中に分泌される(グラム陰性細菌)。細菌での発現のためには、通常、変異型TNFSFコード核酸と機能し得るように連結された細菌分泌リーダー配列が好ましい。   In addition to a functional promoter sequence, an effective ribosome binding site is desirable. In E. coli, this ribosome binding site is called the Shine-Delgarno (SD) sequence and contains a start codon and a 3-9 nucleotide long sequence 3-11 nucleotides upstream of the start codon. The expression vector also includes a signal peptide sequence that provides for secretion of the mutant TNFSF protein in bacteria. The signal sequence typically encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids that direct secretion of the protein from the cell, as is well known in the art. Proteins are secreted into the growth medium (Gram positive bacteria) or into the periplasmic space located between the outer and inner membranes of cells (Gram negative bacteria). For bacterial expression, a bacterial secretory leader sequence operably linked to the mutant TNFSF-encoding nucleic acid is usually preferred.

細菌発現ベクターはまた、形質移入された細菌株の選択を可能にする選択可能マーカー遺伝子を含み得る。好適な選択遺伝子には、細菌を、アンピシリン、クロラムフェニコール、エリスロマイシン、カナマイシン、ネオマイシンおよびテトラサイクリンなどの薬物に対して耐性にする遺伝子が包含される。選択マーカーにはまた、生合成遺伝子、例えばヒスチジン、トリプトファンおよびロイシン生合成経路中の生合成遺伝子が包含される。   Bacterial expression vectors can also include a selectable marker gene that allows selection of the transfected bacterial strain. Suitable selection genes include genes that make bacteria resistant to drugs such as ampicillin, chloramphenicol, erythromycin, kanamycin, neomycin and tetracycline. Selectable markers also include biosynthetic genes, such as those in the histidine, tryptophan and leucine biosynthetic pathways.

これらの構成成分を組み立てて発現ベクターとする。細菌のための発現ベクターは当分野で周知であり、なかでも Bacillus subtilis、E.coli、Streptococcus cremoris、Streptococcus lividans 用のベクターが包含される。   These components are assembled into an expression vector. Expression vectors for bacteria are well known in the art and include, among others, vectors for Bacillus subtilis, E. coli, Streptococcus cremoris, Streptococcus lividans.

細菌発現ベクターは、当分野で周知の技術、例えば塩化カルシウム処理、電気穿孔等を用いて、細菌宿主細胞中に形質移入する。   Bacterial expression vectors are transfected into bacterial host cells using techniques well known in the art, such as calcium chloride treatment, electroporation and the like.

ある実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を昆虫細胞で産生する。昆虫細胞の形質移入用発現ベクター、特にバキュロウイルスをベースとする発現ベクターは、当分野で周知である。   In certain embodiments, the mutant TNFSF protein is produced in insect cells. Expression vectors for transfection of insect cells, particularly expression vectors based on baculovirus, are well known in the art.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を酵母細胞で産生する。酵母発現系は当分野で周知であり、Saccharomyces cerevisiae、Candida albicans および C. maltosa、Hansenula polymorpha、Kluyveromyces fragilis および K. lactis、Pichia guillerimondii および P. pastoris、Schizosaccharomyces pombe、および Yarrowia lipolytica 用の発現ベクターが包含される。酵母での発現に好ましいプロモーター配列には、誘導可能GAL1,10プロモーター、アルコールデヒドロゲナーゼ、エノラーゼ、グルコキナーゼ、グルコース−6−リン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、3−ホスホグリセラートムターゼ、ピルビン酸キナーゼ、および酸ホスファターゼ遺伝子由来のプロモーターが包含される。酵母選択可能マーカーには、ADE2、HIS4、LEU2、TRP1、ツニカマイシン耐性を付与するALG7、G418耐性を付与するネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子、および酵母を銅イオンの存在下で生育させるCUP1遺伝子が包含される。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is produced in yeast cells. Yeast expression systems are well known in the art, including Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans and C. maltosa, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis and K. lactis, Pichia guillerimondii and P. pastoris, Schizosaccharomyces pombe, and Yarrowia lipolytic Is done. Preferred promoter sequences for expression in yeast include inducible GAL1,10 promoter, alcohol dehydrogenase, enolase, glucokinase, glucose-6-phosphate isomerase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, hexokinase, phosphofructokinase , Promoters derived from 3-phosphoglycerate tomase, pyruvate kinase, and acid phosphatase genes. Yeast selectable markers include ADE2, HIS4, LEU2, TRP1, ALG7 conferring tunicamycin resistance, the neomycin phosphotransferase gene conferring G418 resistance, and the CUP1 gene that allows yeast to grow in the presence of copper ions.

好ましい実施態様では、修飾したTNFSF変異型を、少なくとも1つのさらなるTNFSF変異型とリンカーを介して共有結合によりカップルさせ、修飾ドメインのドミナントネガティブ作用を改善する。修飾した受容体ドメインを一緒に共有結合的に連結させるのに、数々の戦略を使用し得る。これらには、2つのドメインのN末端とC末端との間のポリペプチド連結などのリンカー、単量体間のジスルフィド結合を介する連結、化学的クロスリンク試薬を介する連結が含まれるが、これらに限定されるものではない。あるいは、N末端および/またはC末端の一部を欠失させ、リンカーを介して残りの断片を連結するか、または断片を直接連結することにより、N末端とC末端を共有結合的につなげ得る。   In a preferred embodiment, the modified TNFSF variant is covalently coupled to at least one additional TNFSF variant via a linker to improve the dominant negative effect of the modified domain. A number of strategies can be used to covalently link modified receptor domains together. These include linkers such as polypeptide linkages between the N- and C-termini of two domains, linkages between disulfide bonds between monomers, linkages via chemical cross-linking reagents, It is not limited. Alternatively, the N-terminus and C-terminus can be covalently linked by deleting part of the N-terminus and / or C-terminus and linking the remaining fragments via a linker, or by directly linking the fragments .

「リンカー」、「リンカー配列」、「スペーサー」、「つなぎ配列」またはこれらの文法的均等物は、本明細書では、2個の分子を接続し、しばしば2個の分子を好ましい配置に置くのに役立つ、分子または分子群(単量体またはポリマーなど)を意味する。本実施態様のある態様では、リンカーはペプチド結合である。2個のポリペプチド鎖を接続するある特定の場合に適するリンカーの選択は、様々なパラメータによって決まる。例えば、2個のポリペプチド鎖の性質(例えば、それらが自然に多量体化するのか否か(例えば、二量体を形成するのか否か))、もし3次元構造決定からわかるのであれば、接続されるN末端とC末端との間の距離、および/またはタンパク質分解および酸化に対するリンカーの安定性などである。さらに、リンカーは、柔軟性を与えるアミノ酸残基を含有し得る。従って、リンカーペプチドは、優勢的に以下のアミノ酸残基を含む:Gly、Ser、AlaまたはThr。これらの連結されたTNFSFタンパク質は、不自然な流体力学的特性を有し(即ち、それらは構成的な二量体を形成する)、従って、他の天然産生TNFSFタンパク質と効率的に相互作用し、ドミナントネガティブのヘテロ三量体を形成する。   A “linker”, “linker sequence”, “spacer”, “tethered sequence” or grammatical equivalents thereof, as used herein, connects two molecules and often places the two molecules in a preferred configuration. Means a molecule or group of molecules (such as monomers or polymers) that are useful for In certain aspects of this embodiment, the linker is a peptide bond. The choice of a suitable linker for a particular case connecting two polypeptide chains depends on various parameters. For example, the nature of two polypeptide chains (eg, whether they naturally multimerize (eg, whether they form a dimer)), if known from the 3D structure determination, Such as the distance between the connected N-terminus and C-terminus, and / or the stability of the linker against proteolysis and oxidation. In addition, the linker may contain amino acid residues that provide flexibility. Thus, the linker peptide predominantly contains the following amino acid residues: Gly, Ser, Ala or Thr. These linked TNFSF proteins have unnatural hydrodynamic properties (ie they form constitutive dimers) and thus interact efficiently with other naturally occurring TNFSF proteins. , Forming a dominant negative heterotrimer.

リンカーペプチドは、2個のTNFSF変異型単量体を、これらが相互に正しい配置をとり、天然TNFSFタンパク質のアンタゴニストとして所望の活性を保持するような方法で連結するのに、適切な長さを有するべきである。この目的のために適する長さは、少なくとも1、かつ30を超えないアミノ酸残基を含む。好ましくは、リンカーは約1ないし30アミノ酸長であり、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19および20アミノ酸長のリンカーが好ましい。出典明示により全体を本明細書の一部とするWO01/25277も参照されたい。   The linker peptide has the appropriate length to link the two TNFSF mutant monomers in such a way that they are correctly positioned relative to each other and retain the desired activity as an antagonist of the native TNFSF protein. Should have. Suitable lengths for this purpose include at least 1 and no more than 30 amino acid residues. Preferably, the linker is about 1 to 30 amino acids long and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 and 20 amino acid long linkers are preferred. See also WO01 / 25277, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

さらに、リンカーペプチドに含めるために選択されるアミノ酸残基は、ポリペプチドの活性を有意に妨害しない特性を示すべきである。従って、リンカーペプチドは、全体として、ポリペプチドの活性と相反する電荷を示すべきではなく、または内部の折り畳みを妨害するべきではなく、または単量体の1またはそれ以上のアミノ酸残基と、受容体単量体ドメインの結合を重大に妨げる結合または他の相互作用を形成すべきではない。   Furthermore, the amino acid residues selected for inclusion in the linker peptide should exhibit properties that do not significantly interfere with the activity of the polypeptide. Thus, the linker peptide as a whole should not exhibit a charge contrary to the activity of the polypeptide, or should interfere with internal folding, or accept one or more amino acid residues of the monomer and accept No bonds or other interactions should be formed that significantly interfere with the binding of body monomer domains.

当業者に理解されるように、有用なリンカーには、グリシン−セリンポリマー(例えば、(GS)n、(GSGGS)n、(GGGGS)nおよび(GGGS)nを含む。nは少なくとも1の整数である)、グリシン−アラニンポリマー、アラニン−セリンポリマー、およびシェーカー型カリウムチャネルのつなぎなどの他の柔軟なリンカー、および多数の様々な他の柔軟なリンカーが含まれる。グリシン−セリンポリマーが好ましい。なぜなら、これらの両アミノ酸は、比較的構造化されておらず、従って成分間の中立的つなぎとして役立ち得るからである。第2に、セリンは親水性であり、従って球状グリシン鎖であり得るものを可溶化することができる。第3に、類似の鎖が、一本鎖抗体などの組換えタンパク質のサブユニットをつなぐのに効果的であると示された。   As will be appreciated by those skilled in the art, useful linkers include glycine-serine polymers (eg, (GS) n, (GSGGS) n, (GGGGGS) n, and (GGGS) n), where n is an integer of at least 1. Glycine-alanine polymers, alanine-serine polymers, and other flexible linkers such as shaker-type potassium channel tethers, and a number of various other flexible linkers. A glycine-serine polymer is preferred. Because both of these amino acids are relatively unstructured and can therefore serve as a neutral bridge between the components. Secondly, serine is hydrophilic and thus can solubilize what may be a globular glycine chain. Third, similar chains have been shown to be effective in linking subunits of recombinant proteins such as single chain antibodies.

適するリンカーは、2個のポリペプチド鎖間のギャップを架橋できる天然産生のモチーフについての既知の3次元構造データベースを検索することによっても同定し得る。適するリンカーを得る他の方法は、ランダムな突然変異誘発を通して単純なリンカー(例えば(Gly4Ser)n)を最適化することによる。あるいは、一度適するポリペプチドリンカーを定めたら、PDFTM技術の適用により、連結されるドメインとより最適に相互作用するアミノ酸を選択し、さらなるリンカーポリペプチドを創製できる。本発明で使用し得る他のタイプのリンカーには、人工ポリペプチドリンカーおよびインテインが含まれる。他の好ましい実施態様では、2個の受容体単量体を単量体間接触部位で連結するために、ジスルフィド結合を設計する。この実施態様のある態様では、2個の受容体を<5オングストロームの距離で連結する。加えて、本発明の変異型TNFSFポリペプチドは、所望により、例えば発現を増大させるか、またはタンパク質を安定化するために、他のタンパク質にさらに融合し得る。 Suitable linkers can also be identified by searching known three-dimensional structural databases for naturally occurring motifs that can bridge the gap between two polypeptide chains. Another way to obtain a suitable linker is by optimizing a simple linker (eg (Gly4Ser) n) through random mutagenesis. Alternatively, once a suitable polypeptide linker has been defined, amino acids that interact more optimally with the domains to be linked can be selected by application of PDF technology to create additional linker polypeptides. Other types of linkers that can be used in the present invention include artificial polypeptide linkers and inteins. In another preferred embodiment, a disulfide bond is designed to link two receptor monomers at the intermonomer contact site. In one aspect of this embodiment, the two receptors are linked at a distance of <5 angstroms. In addition, the mutant TNFSF polypeptides of the invention can be further fused to other proteins, if desired, for example to increase expression or stabilize the protein.

ある実施態様では、本発明の変異型TNFSF核酸、タンパク質および抗体を、その骨格以外で標識を用いて標識する。本明細書において「標識する」とは、ある化合物が、その化合物の検出を可能にするために結合させた少なくとも1つの元素、アイソトープまたは化学化合物を有することを意味する。一般に、標識は3つのクラスに分類される:a)アイソトープ標識、これは放射性または重アイソトープであり得る;b)免疫標識、これは抗体または抗原であり得る;そしてc)着色または蛍光色素。標識はいかなる位置で化合物に組み込んでもよい。   In one embodiment, the mutant TNFSF nucleic acids, proteins and antibodies of the invention are labeled with a label outside of the backbone. As used herein, “labeling” means that a compound has at least one element, isotope or chemical compound attached to allow detection of the compound. In general, labels are divided into three classes: a) isotope labels, which can be radioactive or heavy isotopes; b) immunolabels, which can be antibodies or antigens; and c) colored or fluorescent dyes. The label may be incorporated into the compound at any position.

一度作成したら、変異型TNFSFタンパク質を修飾し得る。当該タンパク質の共有結合的および非共有結合的修飾は、本発明の範囲に含まれる。このような修飾は、ポリペプチドの標的アミノ酸残基を、選択された側鎖または末端残基と反応できる有機誘導体化試薬と反応させることにより、変異型TNFSFポリペプチドに導入し得る。   Once generated, the mutant TNFSF protein can be modified. Covalent and non-covalent modifications of the protein are within the scope of the present invention. Such modifications can be introduced into the mutant TNFSF polypeptide by reacting the target amino acid residue of the polypeptide with an organic derivatization reagent capable of reacting with a selected side chain or terminal residue.

共有結合による修飾の1つのタイプは、変異型TNFSFポリペプチドの標的アミノ酸残基を、変異型TNFSFポリペプチドの選択された側鎖またはNもしくはC末端残基と反応できる有機誘導体化試薬と反応させることを包含する。例えば、以下に詳述するように、抗変異型TNFSF抗体の精製方法またはスクリーニングアッセイで使用するための、非水溶性支持体マトリックスまたは表面に、変異型TNFSFタンパク質をクロスリンクするには、二官能性試薬による誘導体化が有用である。一般的に使用されるクロスリンク試薬には、例えば1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル類、例えば4−アジドサリチル酸とのエステル類、ジスクシンイミジルエステル類、例えば3,3'−ジチオビス(スクシンイミジルプロピオナート)を包含するホモ二官能性イミドエステル類、二官能性マレイミド類、例えばビス−N−マレイミド−1,8−オクタン並びにメチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミダートのような試薬が含まれる。   One type of covalent modification involves reacting a target amino acid residue of a mutant TNFSF polypeptide with an organic derivatization reagent capable of reacting with a selected side chain or N or C-terminal residue of the mutant TNFSF polypeptide. Including that. For example, as detailed below, to crosslink a mutant TNFSF protein to a water-insoluble support matrix or surface for use in a purification method or screening assay for anti-mutant TNFSF antibodies, Derivatization with sexual reagents is useful. Commonly used cross-linking reagents include, for example, 1,1-bis (diazoacetyl) -2-phenylethane, glutaraldehyde, N-hydroxysuccinimide esters such as esters with 4-azidosalicylic acid, disuccin Homobifunctional imidoesters including imidyl esters such as 3,3′-dithiobis (succinimidylpropionate), difunctional maleimides such as bis-N-maleimide-1,8-octane and Reagents such as methyl-3-[(p-azidophenyl) dithio] propioimidate are included.

その他の修飾には、グルタミニルおよびアスパラギニル残基の各々対応するグルタミルおよびアスパルチル残基への脱アミド化、プロリンおよびリジンのヒドロキシル化、セリルまたはスレオニル残基のヒドロキシル基のリン酸化、リジン、アルギニン、およびヒスチジン側鎖のアミノ基のメチル化[T. E. Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, W. H. Freeman & Co., San Francisco, pp. 79-86(1983)]、N末端アミンのアセチル化、並びに任意のC末端カルボキシル基のアミド化が含まれる。   Other modifications include deamidation of glutaminyl and asparaginyl residues to the corresponding glutamyl and aspartyl residues, hydroxylation of proline and lysine, phosphorylation of the hydroxyl group of seryl or threonyl residues, lysine, arginine, and Methylation of the amino group of the histidine side chain [TE Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, WH Freeman & Co., San Francisco, pp. 79-86 (1983)], acetylation of N-terminal amine, and optional C Includes amidation of the terminal carboxyl group.

本発明の範囲内に包含される変異型TNFSFポリペプチドの他のタイプの共有結合的修飾は、該ポリペプチドの天然グリコシル化パターンの変更を含むものである。「天然グリコシル化パターンの変更」は、本発明のためには、天然配列変異型TNFSFポリペプチドに見出される1またはそれ以上の炭水化物部分を除去する、および/または天然配列変異型TNFSFポリペプチドに存在しない1以上のグリコシル化部位を付加する意味であると意図されている。   Other types of covalent modifications of mutant TNFSF polypeptides encompassed within the scope of the present invention include alterations in the natural glycosylation pattern of the polypeptide. “Modification of native glycosylation pattern” for the purposes of the present invention removes one or more carbohydrate moieties found in a native sequence variant TNFSF polypeptide and / or is present in a native sequence variant TNFSF polypeptide. It is intended to mean adding one or more glycosylation sites.

変異型TNFSFポリペプチドへのグリコシル化部位の付加は、そのアミノ酸配列を変化することによって達成し得る。この変更は、例えば、天然配列または変異型TNFSFポリペプチドに(O結合型グリコシル化部位用に)1またはそれ以上のセリンまたはスレオニン残基を付加、またはそれらにより置換することによって達成し得る。変異型TNFSFアミノ酸配列は、場合により、DNAレベルでの変化を介して変化させ得る。特に、所望のアミノ酸に翻訳されるであろうコドンを生成させるように、変異型TNFSFポリペプチドをコードするDNAを、予め選択した塩基で変異させることによる。   Addition of glycosylation sites to the mutant TNFSF polypeptide can be accomplished by changing its amino acid sequence. This alteration may be achieved, for example, by adding or substituting one or more serine or threonine residues (for O-linked glycosylation sites) to the native sequence or mutant TNFSF polypeptide. The mutant TNFSF amino acid sequence can optionally be altered through changes at the DNA level. In particular, by mutating the DNA encoding the mutant TNFSF polypeptide with a preselected base so as to generate a codon that will be translated into the desired amino acid.

変異型TNFSFポリペプチドへのN結合型グリコシル化部位の付加は、そのアミノ酸配列を変化させることにより達成し得る。変化は、例えば、天然配列または変異型TNFSFポリペプチドに1またはそれ以上のアスパラギン残基を付加、またはそれらにより置換することにより為し得る。修飾は、例えば、N−X−Y(Xはプロリン以外の任意のアミノ酸であり、Yは好ましくはスレオニン、セリンまたはシステインである)を含むがこれらに限定されるわけではない、正準の結合型グリコシル化部位の導入により為し得る。変異型TNFSFポリペプチドの炭水化物部分の数を増やす他の手段は、ポリペプチドにグリコシドを化学的または酵素的にカップリングさせることによる。かかる方法は、当分野で、例えば1987年9月11日発行のWO87/05330および Aplin and Wriston, CRC Crit. Rev. Biochem., pp. 259−306 (1981) に記載されている。   Addition of an N-linked glycosylation site to a mutant TNFSF polypeptide can be accomplished by changing its amino acid sequence. Changes can be made, for example, by adding or substituting one or more asparagine residues to the native sequence or mutant TNFSF polypeptide. Modifications include, for example, N—X—Y, where X is any amino acid other than proline, and Y is preferably threonine, serine or cysteine, canonical linkage This can be done by introducing a type glycosylation site. Another means of increasing the number of carbohydrate moieties in the mutant TNFSF polypeptide is by chemically or enzymatically coupling glycosides to the polypeptide. Such methods are described in the art, for example in WO 87/05330 published September 11, 1987 and Aplin and Wriston, CRC Crit. Rev. Biochem., Pp. 259-306 (1981).

変異型TNFSFポリペプチドに存在する炭水化物部分の除去は、化学的に、酵素的に、またはグリコシル化の標的となるアミノ酸残基をコードするコドンの突然変異誘発的置換により達成し得る。化学的脱グリコシル化技法は当分野で知られており、例えば、Hakimuddin, et al., Arch. Biochem. Biophys., 259:52 (1987) および Edge et al., Anal. Biochem., 118:131 (1981)により記載されている。ポリペプチドの炭水化物部分の酵素的切断は、Thotakura et al., Meth. Enzymol., 138:350 (1987) に記載のように、様々なエンド−およびエキソ−グリコシダーゼの使用により達成できる。   Removal of the carbohydrate moiety present in the mutant TNFSF polypeptide can be accomplished chemically, enzymatically, or by mutagenic substitution of a codon encoding the amino acid residue that is the target of glycosylation. Chemical deglycosylation techniques are known in the art, for example, Hakimuddin, et al., Arch. Biochem. Biophys., 259: 52 (1987) and Edge et al., Anal. Biochem., 118: 131 (1981). Enzymatic cleavage of the carbohydrate portion of the polypeptide can be achieved by the use of various endo- and exo-glycosidases, as described in Thotakura et al., Meth. Enzymol., 138: 350 (1987).

このような誘導された部分は、溶解性、吸収性、および血液脳関門の透過性、生物学的半減期などを改善し得る。このような変異型TNFSFポリペプチドの部分または修飾は、あるいは、タンパク質の起こりえる望まれない副作用などを除去または軽減し得る。そのような効果を媒介できる部分は、例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences, 16th ed., Mack Publishing Co., Easton, Pa. (1980) に開示されている。   Such induced moieties may improve solubility, absorbability, and blood brain barrier permeability, biological half-life, and the like. Such a portion or modification of the mutant TNFSF polypeptide may alternatively eliminate or reduce such unwanted side effects of the protein. Portions that can mediate such effects are disclosed, for example, in Remington's Pharmaceutical Sciences, 16th ed., Mack Publishing Co., Easton, Pa. (1980).

変異型TNFSFの他のタイプの共有結合的修飾は、変異型TNFSFポリペプチドを、米国特許第4,640,835号;第4,496,689号;第4,301,144号;第4,670,417号;第4,791,192号;第4,179,337号;第5,183,550号に記載の方法で、ポリエチレングリコール(「PEG」)、ポリプロピレングリコール、またはポリオキシアルキレンなどの様々な非タンパク質性ポリマーの1つに連結させることを含む。これらの非タンパク質性ポリマーは、変異型TNFSFの、受容体結合を崩壊させる能力および/またはインビボの安定性を高めるためにも使用し得る。   Other types of covalent modifications of mutant TNFSF include mutant TNFSF polypeptides, such as US Pat. Nos. 4,640,835; 4,496,689; 4,301,144; No. 670,417; No. 4,791,192; No. 4,179,337; No. 5,183,550, polyethylene glycol (“PEG”), polypropylene glycol, or polyoxyalkylene, etc. Linking to one of a variety of non-proteinaceous polymers. These non-proteinaceous polymers can also be used to increase the ability of mutant TNFSF to disrupt receptor binding and / or in vivo stability.

他の好ましい実施態様では、(a)特徴解析用の標識部位を導入するため、および(b)PEG化部位を導入するために、システインを変異型または野生型TNFSF中に設計する。例えば、使用し得る標識は、当分野で周知であり、ビオチン、タグおよび蛍光標識(例えばフルオレセイン)を含むがこれらに限定されるものではない。これらの標識は、また当分野で周知のように、様々なアッセイにおいて特性解析を達成するために使用し得る。当分野で周知のように、PEG化を達成するために様々なカップリング化学を使用し得る。例には、リジン基およびN末端を含むがこれらに限定されるものではない一級アミンでの修飾を可能にする Shearwater および Enzon の技術が含まれるが、これらに限定されるものではない。両方とも出典明示により本明細書の一部とする、Kinstler et al, Advanced Drug Deliveries Reviews, 54, 477-485 (2002) および MJ Roberts et al, Advanced Drug Delivery Reviews, 54, 459-476 (2002) を参照されたい。   In other preferred embodiments, cysteines are designed in mutant or wild type TNFSF to (a) introduce a labeling site for characterization and (b) introduce a PEGylation site. For example, labels that can be used are well known in the art and include, but are not limited to, biotin, tags and fluorescent labels (eg, fluorescein). These labels can also be used to achieve characterization in various assays, as is well known in the art. As is well known in the art, various coupling chemistries can be used to achieve PEGylation. Examples include, but are not limited to, Shearwater and Enzon techniques that allow modification with primary amines, including but not limited to lysine groups and N-termini. Kinstler et al, Advanced Drug Deliveries Reviews, 54, 477-485 (2002) and MJ Roberts et al, Advanced Drug Delivery Reviews, 54, 459-476 (2002), both of which are hereby incorporated by reference. Please refer to.

本発明の変異型TNFSFタンパク質に他の修飾を為し得る。これには、安定性、用量管理(例えば、両親媒性ポリマー(WO0141812A2参照、Nobex Corporationから販売)、クリアランス(例えば、PEG、HSAへの結合に影響を与える両親媒性部分)などを高めるタンパク質修飾が含まれる。   Other modifications may be made to the mutant TNFSF protein of the invention. This includes protein modifications that enhance stability, dose management (eg, amphiphilic polymers (see WO0141812A2, sold by Nobex Corporation), clearance (eg, amphiphilic moieties that affect binding to PEG, HSA), etc. Is included.

修飾に最適な部位は、目視検査、構造分析、配列分析および分子シミュレーションを含む様々な基準を使用して選択できる。個々の残基を分析し、単量体構造を乱さない変異部位を同定し得る。次いで、単量体の各側鎖から他のサブユニットへの距離を算出し、化学修飾がオリゴマー化を乱さないことを確かめる。受容体結合の崩壊が生じてもよく、そして本発明のTNFSF変異型の活性に有利であり得る。   The optimal site for modification can be selected using a variety of criteria including visual inspection, structural analysis, sequence analysis and molecular simulation. Individual residues can be analyzed to identify mutation sites that do not disrupt the monomer structure. The distance from each side chain of the monomer to the other subunit is then calculated to ensure that chemical modification does not disturb the oligomerization. Receptor binding disruption may occur and may be advantageous for the activity of the TNFSF variants of the invention.

別の好ましい実施態様では、依然としてTNFSF分子が正しく折り畳まれるようにしつつ、野生型TNFSF単量体のNまたはC末端のいずれかの部分を欠失させる。加えて、これらの修飾されたTNFSFタンパク質は、実質的に受容体結合および/または活性化を欠き、場合により他の野生型TNFSF分子または修飾TNFSFタンパク質と相互作用して上記のように三量体(または他のオリゴマー)を形成し得る。   In another preferred embodiment, either the N- or C-terminal part of the wild-type TNFSF monomer is deleted while still allowing the TNFSF molecule to fold correctly. In addition, these modified TNFSF proteins substantially lack receptor binding and / or activation and optionally interact with other wild-type TNFSF molecules or modified TNFSF proteins to trimer as described above. (Or other oligomers) may be formed.

ことさらに、NもしくはC末端、または両方からの、約1ないし約55アミノ酸の除去または欠失が好ましい。より好ましい実施態様には、残基10を超えるN末端の欠失が含まれ、最初の47のN末端アミノ酸の欠失がより好ましい。C末端のロイシンの欠失は、代替的実施態様である。   In addition, removal or deletion of about 1 to about 55 amino acids from the N- or C-terminus, or both, is preferred. More preferred embodiments include N-terminal deletions beyond residue 10, with the first 47 N-terminal amino acid deletions being more preferred. The deletion of the C-terminal leucine is an alternative embodiment.

他の好ましい実施態様では、野生型TNFSFまたは本発明により生成される変異型は、環状に並べ替えることができる。全ての天然のタンパク質は、N末端で開始しC末端で終了するアミノ酸配列を有する。NおよびC末端をつなぎ、野生型タンパク質と対比して生物学的特性を保持または改善しつつ(例えば、高められた安定性および活性など)、環状化された、または環状に並べ替えられたTNFSFタンパク質を創製し得る。TNFSFタンパク質の場合、通常タンパク質の一次構造の内側にあるアミノ酸位置でNおよびC末端の新規セットを創製し、本来のNおよびC末端を、長さ0ないし30のアミノ酸からなるペプチドリンカーを介してつなぐ(リンカー設計を合わせるために、本来の末端の近くに位置するいくつかのアミノ酸を除去する場合もある)。好ましい実施態様では、新規NおよびC末端は、新規タンパク質の安定性および活性が本来のタンパク質のものと類似するように、ループやターンなどの不規則的な二次構造エレメント中に位置する。環状に並べ替えられたTNFSFタンパク質は、さらにPEG化またはグリコシル化し得る。さらに好ましい実施態様では、PDATM技術は、TNFSF変異型を、特に環状並べ替えることにより創製される領域において、さらに最適化するために使用し得る。これらには、新規NおよびC末端、並びに本来の末端およびリンカーペプチドが含まれる。 In another preferred embodiment, wild type TNFSF or a variant produced according to the present invention can be rearranged in a circular fashion. All natural proteins have an amino acid sequence starting at the N-terminus and ending at the C-terminus. TNFSF that is cyclized or circularly rearranged, linking the N and C termini and retaining or improving biological properties relative to the wild type protein (eg, increased stability and activity) Can create proteins. In the case of a TNFSF protein, a new set of N and C termini is usually created at amino acid positions inside the primary structure of the protein, and the original N and C termini are passed through a peptide linker consisting of 0 to 30 amino acids in length. Connect (some amino acids located near the native end may be removed to match the linker design). In a preferred embodiment, the new N and C termini are located in irregular secondary structure elements such as loops and turns, such that the stability and activity of the new protein is similar to that of the native protein. The circularly rearranged TNFSF protein can be further PEGylated or glycosylated. In a further preferred embodiment, PDA technology can be used to further optimize TNFSF variants, particularly in regions created by circular permutation. These include the new N and C termini, as well as the native terminator and linker peptides.

タンパク質を並べ替えるために、様々な技法を使用し得る。US 5,981,200; Maki K, Iwakura M., Seikagaku. 2001 Jan; 73(1): 42−6; Pan T., Methods Enzymol. 2000; 317:313−30; Heinemann U, Hahn M., Prog Biophys Mol Biol. 1995; 64(2−3): 121−43; Harris ME, Pace NR, Mol Biol Rep. 1995−96; 22(2−3):115−23; Pan T, Uhlenbeck OC., 1993 Mar 30; 125(2): 111−4; Nardulli AM, Shapiro DJ. 1993 Winter; 3(4):247−55, EP 1098257 A2; WO 02/22149; WO 01/51629; WO 99/51632; Hennecke, et al., 1999, J. Mol. Biol., 286, 1197−1215; Goldenberg et al J. Mol. Biol 165, 407−413 (1983); Luger et al, Science, 243, 206−210 (1989); および Zhang et al., Protein Sci 5, 1290−1300 (1996)を参照されたい。全て出典明示により本明細書の一部とする。   Various techniques can be used to reorder proteins. US 5,981,200; Maki K, Iwakura M., Seikagaku. 2001 Jan; 73 (1): 42-6; Pan T., Methods Enzymol. 2000; 317: 313-30; Heinemann U, Hahn M., Prog Biophys Mol Biol 1995; 64 (2-3): 121-43; Harris ME, Pace NR, Mol Biol Rep. 1995-96; 22 (2-3): 115-23; Pan T, Uhlenbeck OC., 1993 Mar 30; 125 (2): 111-4; Nardulli AM, Shapiro DJ. 1993 Winter; 3 (4): 247-55, EP 1098257 A2; WO 02/22149; WO 01/51629; WO 99/51632; Hennecke, et al , 1999, J. Mol. Biol., 286, 1197-1215; Goldenberg et al J. Mol. Biol 165, 407-413 (1983); Luger et al, Science, 243, 206-210 (1989); and See Zhang et al., Protein Sci 5, 1290-1300 (1996). All of which are incorporated herein by reference.

加えて、タンパク質が全く末端を含有しない、完全に環状のTNFSFを生成させ得る。これは、インテイン技術を利用して達成される。このように、ペプチドは環状化でき、特にインテインは環状化を達成するために利用され得る。
環状化および環状に並べ替えることは、本発明のTNFSFタンパク質のドミナントネガティブ活性を生成させるのに使用し得る。
In addition, a completely cyclic TNFSF can be produced in which the protein contains no termini. This is achieved using intein technology. In this way, peptides can be cyclized, in particular inteins can be utilized to achieve cyclization.
Circularization and circular permutation can be used to generate the dominant negative activity of the TNFSF protein of the invention.

本発明の変異型TNFSFポリペプチドはまた、別の非相同ポリペプチドまたはアミノ酸配列と融合した変異型TNFSFポリペプチドを含むキメラ分子を形成させる方法で修飾し得る。ある実施態様では、かかるキメラ分子は、変異型TNFSFポリペプチドと、抗タグ抗体が選択的に結合できるエピトープを提供する、タグポリペプチドとの融合物を含む。このエピトープタグは一般に、変異型TNFSFポリペプチドのアミノまたはカルボキシル末端に位置する。このようなエピトープタグ付き形態の変異型TNFSFポリペプチドの存在は、そのタグポリペプチドに対する抗体を使用して検出できる。また、エピトープタグの提供は、その変異型TNFSFポリペプチドを、抗タグ抗体またはエピトープタグに結合する他のタイプの親和性マトリックスを使用する親和性精製によって容易に精製できるようにする。代替的実施態様では、キメラ分子は、変異型TNFSFポリペプチドと免疫グロブリンまたは免疫グロブリンの特定領域との融合物を含み得る。二価形態のキメラ分子については、このような融合はIgG分子のFcまたはFab領域に対するものであり得る。他の融合成分には、ヒト血清アルブミン(HSA)、疎水性ペプチド、脂肪酸分子、標識などが含まれる。   The mutant TNFSF polypeptides of the present invention can also be modified in a way that forms a chimeric molecule comprising the mutant TNFSF polypeptide fused to another heterologous polypeptide or amino acid sequence. In certain embodiments, such chimeric molecules comprise a fusion of a mutant TNFSF polypeptide and a tag polypeptide that provides an epitope to which an anti-tag antibody can selectively bind. This epitope tag is generally located at the amino or carboxyl terminus of the mutant TNFSF polypeptide. The presence of such an epitope-tagged form of a mutant TNFSF polypeptide can be detected using an antibody against the tag polypeptide. The provision of an epitope tag also allows the mutant TNFSF polypeptide to be easily purified by affinity purification using an anti-tag antibody or other type of affinity matrix that binds to the epitope tag. In an alternative embodiment, the chimeric molecule may comprise a fusion of a mutant TNFSF polypeptide and an immunoglobulin or a specific region of an immunoglobulin. For the bivalent form of the chimeric molecule, such a fusion can be to the Fc or Fab region of an IgG molecule. Other fusion components include human serum albumin (HSA), hydrophobic peptides, fatty acid molecules, labels, and the like.

様々なタグポリペプチドおよびそれらの各抗体が当分野で周知である。例には、ポリ−ヒスチジン(ポリhis)またはポリ−ヒスチジン−グリシン(ポリ−his−gly)タグ;fluHAタグポリペプチドおよびその抗体12CA5[Field et al., Mol. Cell. Biol. 8:2159−2165 (1988)];c−mycタグおよびこれに対する8F9、3C7、6E10、G4、B7および9E10抗体[Evan et al., Molecular and Cellular Biology、5:3610−3616 (1985)];および単純ヘルペスウイルス糖タンパク質D(gD)タグおよびその抗体[Paborsky et al., Protein Engineering、3(6):547−553(1990)] が含まれる。その他のタグポリペプチドには、Flagペプチド[Hopp et al., BioTechnology 6:1204−1210 (1988)];KT3エピトープペプチド[Martin et al., Science 255:192−194 (1992)];チューブリンエピトープペプチド[Skinnere et al., J. Biol. Chem. 266:15163−15166 (1991)];およびT7遺伝子10タンパク質ペプチド標識[Lutz−Freyermuth et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87:6393−6397 (1990)]が包含される。   Various tag polypeptides and their respective antibodies are well known in the art. Examples include poly-histidine (polyhis) or poly-histidine-glycine (poly-his-gly) tag; fluHA tag polypeptide and its antibody 12CA5 [Field et al., Mol. Cell. Biol. 8: 2159- 2165 (1988)]; c-myc tag and 8F9, 3C7, 6E10, G4, B7 and 9E10 antibodies thereto [Evan et al., Molecular and Cellular Biology, 5: 3610-3616 (1985)]; and herpes simplex virus A glycoprotein D (gD) tag and its antibody [Paborsky et al., Protein Engineering, 3 (6): 547-553 (1990)] are included. Other tag polypeptides include Flag peptide [Hopp et al., BioTechnology 6: 1204-1210 (1988)]; KT3 epitope peptide [Martin et al., Science 255: 192-194 (1992)]; tubulin epitope Peptide [Skinnere et al., J. Biol. Chem. 266: 15163-15166 (1991)]; and T7 gene 10 protein peptide label [Lutz-Freyermuth et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6393 −6397 (1990)].

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を、発現後に精製または単離する。変異型TNFSFタンパク質は、サンプル中にどのような他の成分が存在するかに応じて、当業者に知られる様々な方法で単離または精製し得る。標準的精製法には、電気泳動、分子的、免疫学的技術、並びに、イオン交換、疎水性、親和性および逆相HPLCクロマトグラフィーおよびクロマトフォーカシングを包含する、クロマトグラフィー技術が含まれる。例えば、変異型TNFSFタンパク質は標準的抗ライブラリー抗体カラムを使用して精製し得る。タンパク質濃縮と連結した限外濾過およびダイアフィルトレーション技術もまた有用である。好適な精製技術の一般的指針については、Scopes, R.; Protein Purification, Springer-Verlag, NY (1982) を参照。必要な精製の程度は変異型TNFSFタンパク質の用途に応じて変わる。いくつかの例では精製は必要ないであろう。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is purified or isolated after expression. The mutant TNFSF protein can be isolated or purified in various ways known to those skilled in the art, depending on what other components are present in the sample. Standard purification methods include electrophoresis, molecular, immunological techniques and chromatographic techniques including ion exchange, hydrophobicity, affinity and reverse phase HPLC chromatography and chromatofocusing. For example, the mutant TNFSF protein can be purified using a standard anti-library antibody column. Ultrafiltration and diafiltration techniques coupled with protein concentration are also useful. For general guidance on suitable purification techniques, see Scopes, R .; Protein Purification, Springer-Verlag, NY (1982). The degree of purification required will vary depending on the application of the mutant TNFSF protein. In some instances no purification will be necessary.

好ましい実施態様では、本発明の変異型TNFSFタンパク質は、拮抗される天然産生TNFSFタンパク質から分離して産生され、精製される。つまり、変異型単量体を作成し、単量体またはオリゴマーの形態で、野生型タンパク質に導入する。例えば、好ましい方法は、変異型単量体の患者への投与を含み、それにより変異型単量体がホモオリゴマー(一般に三量体)に「交換」して入り、混合オリゴマーを産生し、受容体活性化の減少に至る。別の実施態様では、変異型オリゴマーが投与され得、その後交換する。しかしながら、遺伝子治療適用などのいくつかの実施態様では、変異型TNFSFタンパク質は、天然産生TNFSF標的と実質的に同時に産生され得る。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein of the invention is produced and purified separately from the naturally produced TNFSF protein to be antagonized. That is, a mutant monomer is prepared and introduced into a wild-type protein in the form of a monomer or oligomer. For example, a preferred method involves administration of a mutant monomer to a patient, whereby the mutant monomer “exchanges” into a homo-oligomer (generally a trimer) to produce a mixed oligomer and receive It leads to a decrease in body activation. In another embodiment, the mutant oligomer can be administered and then replaced. However, in some embodiments, such as gene therapy applications, the mutant TNFSF protein can be produced substantially simultaneously with the naturally produced TNFSF target.

一度作成したら、本発明の変異型TNFSFタンパク質および核酸は、数々の適用に用途がある。好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質は、TNFSF関連疾患を処置するために患者に投与される。   Once made, the mutant TNFSF proteins and nucleic acids of the present invention have applications in numerous applications. In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is administered to a patient to treat a TNFSF-related disease.

本明細書中の「TNFSF関連疾患」または「TNFSF応答性障害」または「症状」は、変異型TNFSFタンパク質を含む医薬組成物の投与により改善し得る障害を意味する。限定でないが、自己免疫、炎症性および免疫性障害を含む。変異型TNFSFタンパク質は、免疫調節疾患の病理における主要なエフェクターである。   As used herein, “TNFSF-related disease” or “TNFSF responsive disorder” or “symptom” means a disorder that can be ameliorated by administration of a pharmaceutical composition comprising a mutant TNFSF protein. Includes but is not limited to autoimmunity, inflammatory and immune disorders. Mutant TNFSF protein is a major effector in the pathology of immunoregulatory diseases.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質は、例えば、鬱血性心不全(CHF)、血管炎、酒さ(rosecea)、アクネ、湿疹(excema)、心筋炎および心筋の他の症状、全身性エリテマトーデス、糖尿病、脊椎症、滑膜線維芽細胞(synovial fibroblasts)、骨髄ストロマ;骨減少;パジェット病、骨巨細胞腫;多発性骨髄腫;乳癌;廃用性骨減少症(disuse osteopenia);栄養失調症、歯周病、ゴーシェ病、ランゲルハンス細胞組織球症、脊髄損傷、急性敗血症性関節炎、骨軟化症、クッシング症候群、単骨性(monoostotic)線維性骨異形成、多骨性(polyostotic)線維性骨異形成、歯周再構成(periodontal reconstruction)、および骨折;サルコイドーシス;多発性骨髄腫;溶骨性骨肉腫、乳癌、肺癌、腎臓癌および直腸癌;骨転移、骨痛の管理、および体液性悪性高カルシウム血症、強直性脊椎炎および他の脊椎関節症;移植拒絶、ウイルス感染、血液新形成および新生様症状、例えば、ホジキンリンパ腫;非ホジキンリンパ腫(バーキットリンパ腫、小リンパ球性リンパ腫/慢性リンパ球性白血病、菌状息肉腫、マントル細胞リンパ腫、濾胞性リンパ腫、びまん性大細胞型Bリンパ腫、辺縁帯リンパ腫、毛様細胞白血病およびリンパ形質細胞性白血病)、リンパ球前駆細胞の腫瘍(B細胞急性リンパ芽球白血病/リンパ腫およびT細胞急性リンパ芽球白血病/リンパ腫を含む)、胸腺腫、成熟TおよびNK細胞の腫瘍(末梢T細胞白血病、成人T細胞白血病/T細胞リンパ腫および大顆粒リンパ球性白血病を含む)、ランゲルハンス細胞組織球症、骨髄新形成(急性骨髄性白血病(成熟を認めるAML、分化していないAML、急性前骨髄球性白血病、急性骨髄単球性白血病および急性単球性白血病を含む)、骨髄異形成症候群、および慢性骨髄増殖性障害(慢性骨髄性白血病を含む)など)、中枢神経系の腫瘍、例えば脳腫瘍(神経膠腫、神経芽細胞腫、星細胞腫、骨髄腫、上衣細胞腫および網膜芽細胞腫)、固形腫瘍(鼻咽頭癌、基底細胞腫、膵臓癌、胆管の癌、カポジ肉腫、精巣癌、子宮、膣部または子宮頸の癌、卵巣癌、原発性肝癌または子宮体癌)、および血管系の腫瘍(血管肉腫および血管外皮細胞腫)、骨粗鬆症、肝炎、HIV、AIDS、脊椎関節炎、リウマチ性関節炎、炎症性腸疾患(IBD)、敗血症および敗血症ショック、クローン病、乾癬、強皮症、移植片対宿主病(GVHD)、膵島同種移植拒絶、血液悪性腫瘍(多発性骨髄腫(MM)、骨髄異形性症候群(MDS)および急性骨髄性白血病(AML)など)、癌、および、腫瘍、末梢神経損傷または脱髄性疾患に関連する炎症を処置するのに使用される。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein is, for example, congestive heart failure (CHF), vasculitis, rosecea, acne, eczema, myocarditis and other symptoms of myocardium, systemic lupus erythematosus, diabetes Spondylosis, synovial fibroblasts, bone marrow stroma; bone loss; Paget's disease, giant cell tumor of the bone; multiple myeloma; breast cancer; disuse osteopenia; Periodontal disease, Gaucher disease, Langerhans cell histiocytosis, spinal cord injury, acute septic arthritis, osteomalacia, Cushing syndrome, monoostotic fibrous dysplasia, polyostotic fibrous dysplasia Formation, periodontal reconstruction, and fracture; sarcoidosis; multiple myeloma; osteolytic osteosarcoma, breast cancer, lung cancer, kidney cancer and rectal cancer; bone metastasis, bone pain management, and body Malignant hypercalcemia, ankylosing spondylitis and other spondyloarthropathy; transplant rejection, viral infections, hematopoiesis and neoplastic symptoms such as Hodgkin lymphoma; non-Hodgkin lymphoma (Burkitt lymphoma, small lymphocytic lymphoma) / Chronic lymphocytic leukemia, mycosis fungoides, mantle cell lymphoma, follicular lymphoma, diffuse large B-type lymphoma, marginal zone lymphoma, ciliary cell leukemia and lymphocytoplasmic leukemia), lymphocyte progenitor cell Tumors (including B cell acute lymphoblastic leukemia / lymphoma and T cell acute lymphoblastic leukemia / lymphoma), thymoma, mature T and NK cell tumors (peripheral T cell leukemia, adult T cell leukemia / T cell lymphoma and Large granular lymphocytic leukemia), Langerhans cell histiocytosis, bone marrow neoplasia (acute myeloid leukemia (maturation observed) AML, undifferentiated AML, acute promyelocytic leukemia, acute myelomonocytic leukemia and acute monocytic leukemia), myelodysplastic syndrome, and chronic myeloproliferative disorder (including chronic myelogenous leukemia) Tumors of the central nervous system, such as brain tumors (glioma, neuroblastoma, astrocytoma, myeloma, ependymoma and retinoblastoma), solid tumors (nasopharyngeal carcinoma, basal cell tumor, pancreas) Cancer, bile duct cancer, Kaposi's sarcoma, testicular cancer, uterine, vaginal or cervical cancer, ovarian cancer, primary liver cancer or endometrial cancer), and vascular tumors (angiosarcoma and vascular ectocytoma), osteoporosis , Hepatitis, HIV, AIDS, spondyloarthritis, rheumatoid arthritis, inflammatory bowel disease (IBD), sepsis and septic shock, Crohn's disease, psoriasis, scleroderma, graft-versus-host disease (GVHD), islet allograft rejection, Blood evil Treating tumors (such as multiple myeloma (MM), myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myeloid leukemia (AML)), cancer, and inflammation associated with tumors, peripheral nerve injury or demyelinating diseases Used for.

本明細書中、「治療上有効な用量」とは、それが投与される目的の効果を奏する用量を意味する。正確な用量は処置目的によって変わり、既知の技術を用いて当業者が確認できるであろう。好ましい実施態様では、約0.01ないし約50μg/kgの用量を使用し、静脈内または皮下のいずれかに投与する。当分野で知られるように、変異型TNFSFタンパク質の分解、全身対局所送達、および新たなプロテアーゼ合成の速度、並びに年齢、体重、一般健康状態、性別、食事、投与時間、薬物相互作用および状態の重篤度についての調節が必要であり得る。これらは当業者により日常的実験で確認されるであろう。   As used herein, “therapeutically effective dose” means a dose that exhibits the intended effect for which it is administered. The exact dose will depend on the purpose of the treatment, and will be ascertainable by one skilled in the art using known techniques. In a preferred embodiment, a dose of about 0.01 to about 50 μg / kg is used and is administered either intravenously or subcutaneously. As known in the art, degradation of mutant TNFSF protein, systemic versus local delivery, and the rate of new protease synthesis, as well as age, weight, general health, sex, diet, administration time, drug interactions and conditions Adjustment for severity may be necessary. These will be confirmed by those skilled in the art through routine experimentation.

本発明の目的のための「患者」とは、ヒトおよびその他の動物の両者、特に哺乳動物、および生物を包含する。従って、この方法は、ヒトの治療および獣医学的適用の両者に適用可能である。好ましい実施態様では患者は哺乳動物であり、最も好ましい実施態様では、患者はヒトである。   “Patient” for the purposes of the present invention includes both humans and other animals, particularly mammals, and organisms. This method is therefore applicable to both human therapy and veterinary applications. In a preferred embodiment, the patient is a mammal, and in a most preferred embodiment, the patient is a human.

本発明において「処置」という用語は、疾患または障害に対する治療的処置、並びに予防または抑制方法を包含することを意味する。従って、例えば疾患の発症前に変異型TNFSFタンパク質をうまく投与することは、その疾患の「処置」をもたらす。別の例として、疾患の症状に対抗するために、その疾患の臨床症状発現後に変異型TNFSFタンパク質をうまく投与することは、その疾患の「処置」を含む。「処置」はまた、疾患を根絶するために、その疾患の出現後に変異型TNFSFタンパク質を投与することをも包含する。臨床症状の緩和の可能性および恐らくは疾患の軽減を伴う、発症後および臨床症状発現後にうまく投与することは、該疾患の「処置」を含む。   In the present invention, the term “treatment” is meant to encompass therapeutic treatment for a disease or disorder, as well as prevention or suppression methods. Thus, for example, successful administration of a mutant TNFSF protein prior to the onset of a disease results in a “treatment” of the disease. As another example, successful administration of a mutant TNFSF protein after onset of clinical symptoms of the disease to counter the symptoms of the disease includes “treatment” of the disease. “Treatment” also includes administering a mutant TNFSF protein after the appearance of the disease to eradicate the disease. Successful administration after onset and after onset of clinical symptoms, with potential for alleviation of clinical symptoms and possibly alleviation of the disease, includes “treatment” of the disease.

「処置を必要とする」ものには、既にその疾患または障害を有する哺乳動物、およびその疾患または障害に罹り易い哺乳動物が包含され、その疾患または異常を防止すべき哺乳動物が包含される。   "Needing treatment" includes mammals already having the disease or disorder, and mammals susceptible to the disease or disorder, and mammals to which the disease or disorder is to be prevented.

別の実施態様では、変異型TNFSFタンパク質、変異型TNFSF遺伝子、または変異型TNFSF抗体の治療上有効な用量を、TNFSFタンパク質の不適当な発現を含む疾患を有する患者に投与する。本発明の範囲内にある「TNFSFタンパク質の不適当な発現を含む疾患」とは、TNFSFタンパク質の量の変化による、またはTNFSFタンパク質変異体の存在に起因する、異常なTNFSFタンパク質を特徴とする疾患または障害の包含を意味する。過剰は、分子レベルでの発現の過剰、作用位置での延長されたもしくは蓄積された出現、または正常状態と比べて増強されたTNFSFタンパク質の活性を包含するが、これらに限定されない、いかなる原因にも起因し得る。この定義には、TNFSFタンパク質の減少を特徴とする疾患または異常が包含される。この減少は、分子レベルでの発現の減少、作用位置での短縮されたまたは減少した出現、TNFSFタンパク質の変異、または正常状態と比して低下したTNFSFタンパク質の活性を包含するが、これらに限定されない、いかなる原因にも起因し得る。TNFSFタンパク質の正常な発現、出現、または活性と比較した、このようなTNFSFタンパク質の過剰または低下は、本明細書に記載し引用したアッセイ(但しこれらに限定されない)に従って、測定できる。   In another embodiment, a therapeutically effective dose of a mutated TNFSF protein, mutated TNFSF gene, or mutated TNFSF antibody is administered to a patient having a disease that includes inappropriate expression of the TNFSF protein. A “disease involving inappropriate expression of TNFSF protein” within the scope of the present invention is a disease characterized by abnormal TNFSF protein due to a change in the amount of TNFSF protein or due to the presence of a TNFSF protein variant. Or the inclusion of obstacles. Excess includes any cause, including but not limited to overexpression at the molecular level, prolonged or accumulated appearance at the site of action, or enhanced activity of TNFSF protein compared to normal conditions. Can also be attributed. This definition includes diseases or abnormalities characterized by a decrease in TNFSF protein. This reduction includes, but is not limited to, decreased expression at the molecular level, shortened or reduced appearance at the site of action, mutations in the TNFSF protein, or decreased TNFSF protein activity relative to normal conditions. Not due to any cause. Such an excess or decrease in TNFSF protein compared to normal expression, appearance, or activity of the TNFSF protein can be measured according to, but not limited to, the assays described and cited herein.

好ましくは無菌水性溶液の形態での、本発明の変異型TNFSFタンパク質の投与は、経口、皮下、静脈内、鼻腔内、耳内、経皮、局所(例えば、ジェル、膏薬、ローション、クリームなど)、腹腔内、筋肉内、肺内(例えば、Aradigm から販売されている AERx(登録商標)吸入可能技法または Inhale Therapeutics から販売されている InhanceTM 肺送達システム)、腟内、直腸内、または眼内を包含するがこれらに限定されない、様々な方法で行い得る。いくつかの例では、例えば、創傷、炎症などの処置において、変異型TNFSFタンパク質を液剤または噴霧剤として直接適用し得る。導入の様式に応じて、医薬組成物は様々な方法で製剤化し得る。 Administration of the mutant TNFSF protein of the present invention, preferably in the form of a sterile aqueous solution, is oral, subcutaneous, intravenous, intranasal, intraaural, transdermal, topical (eg, gel, salve, lotion, cream, etc.) , Intraperitoneal, intramuscular, intrapulmonary (eg, AERx® inhalable technique sold by Aradigm or Inhance TM pulmonary delivery system sold by Inhale Therapeutics), intravaginal, intrarectal, or intraocular Can be performed in various ways, including but not limited to. In some examples, the mutant TNFSF protein may be applied directly as a solution or spray, for example, in the treatment of wounds, inflammation, and the like. Depending on the mode of introduction, the pharmaceutical composition can be formulated in various ways.

また、本発明の組成物に、持続放出または制御放出製剤を使用し得る。例えば、ポリ−DL−ラクチド−コ−グリコリド(PLG)のマトリックスに組み込まれた所望の生物活性分子で構成されるミクロスフェアをベースとする送達システム、ProLease(登録商標)(Alkermesから販売)、および他の医薬的に適合する重合性マトリックスを使用して持続放出製剤を創製し得る。   Sustained release or controlled release formulations may also be used in the compositions of the present invention. For example, a microsphere-based delivery system composed of the desired bioactive molecule incorporated into a matrix of poly-DL-lactide-co-glycolide (PLG), ProLease® (sold by Alkermes), and Other pharmaceutically compatible polymerizable matrices can be used to create sustained release formulations.

治療的に活性な変異型TNFSFタンパク質の製剤内濃度は、約0.1から100重量%まで変わり得る。別の好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質の濃度は0.003ないし1.0モル濃度の範囲であり、体重1キログラム当たり0.03、0.05、0.1、0.2、0.3ミリモルの用量が好ましい。   The in-formulation concentration of the therapeutically active mutant TNFSF protein can vary from about 0.1 to 100% by weight. In another preferred embodiment, the concentration of the mutant TNFSF protein ranges from 0.003 to 1.0 molar and is 0.03, 0.05, 0.1, 0.2, 0.0 per kilogram body weight. A dose of 3 mmol is preferred.

本発明の医薬組成物は、患者への投与に好適な形態で変異型TNFSFタンパク質を含む。好ましい実施態様では、医薬組成物は、医薬的に許容し得る塩として存在するような、水溶性の形態であり、これは酸および塩基付加塩を両方とも含むことを意味する。「医薬的に許容し得る酸付加塩」とは、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、および酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、ピルビン酸、蓚酸、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸、安息香酸、桂皮酸、マンデル酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、サリチル酸等の有機酸を用いて形成された、遊離塩基の生物学的効力を保持し、かつ生物学的またはその他の意味で有害でない塩を表す。「医薬的に許容し得る塩基付加塩」とは、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅、マンガン、アルミニウム塩等の無機塩基から誘導されるものを包含する。アンモニウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウム塩が特に好ましい。医薬的に許容し得る有機非毒性塩基から誘導される塩は、第一、第二、および第三アミン、天然産生置換アミンを包含する置換アミン、環状アミンおよび塩基性イオン交換樹脂、例えばイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンおよびエタノールアミンの塩を包含する。   The pharmaceutical composition of the present invention comprises a mutant TNFSF protein in a form suitable for administration to a patient. In a preferred embodiment, the pharmaceutical composition is in a water-soluble form, such as present as a pharmaceutically acceptable salt, which means that it includes both acid and base addition salts. “Pharmaceutically acceptable acid addition salts” include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and acetic acid, propionic acid, glycolic acid, pyruvic acid, succinic acid, maleic acid, malon Free base formed with organic acids such as acid, succinic acid, fumaric acid, tartaric acid, citric acid, benzoic acid, cinnamic acid, mandelic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, salicylic acid Represents a salt that retains its biological potency and is not biologically or otherwise harmful. “Pharmaceutically acceptable base addition salts” include those derived from inorganic bases such as sodium, potassium, lithium, ammonium, calcium, magnesium, iron, zinc, copper, manganese, aluminum salts and the like. Particularly preferred are the ammonium, potassium, sodium, calcium and magnesium salts. Salts derived from pharmaceutically acceptable organic non-toxic bases include primary, secondary and tertiary amines, substituted amines including naturally occurring substituted amines, cyclic amines and basic ion exchange resins such as isopropylamine. , Salts of trimethylamine, diethylamine, triethylamine, tripropylamine and ethanolamine.

この医薬組成物は、以下のものの1またはそれ以上を含み得る:血清アルブミンなどの担体タンパク質;NaOAcなどの緩衝剤;微結晶性セルロース、乳糖、トウモロコシおよびその他の澱粉などの増量剤;結合剤;甘味料およびその他の香料;着色剤;並びにポリエチレングリコール。添加剤は当分野で周知であり、様々な製剤に使用されている。   The pharmaceutical composition may include one or more of the following: carrier proteins such as serum albumin; buffers such as NaOAc; bulking agents such as microcrystalline cellulose, lactose, corn and other starches; binders; Sweeteners and other flavors; colorants; and polyethylene glycols. Additives are well known in the art and are used in various formulations.

さらなる実施態様では、変異型TNFSFタンパク質はミセル製剤に添加されている;米国特許第5,833,948を参照(出典明示によりその全体を本明細書の一部とする)。
医薬組成物の組み合わせを投与し得る。さらに、該組成物は他の治療薬と組み合わせて投与し得る。
In a further embodiment, the mutant TNFSF protein is added to a micelle formulation; see US Pat. No. 5,833,948, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
A combination of pharmaceutical compositions may be administered. In addition, the composition may be administered in combination with other therapeutic agents.

本明細書で提供されるある実施態様では、モノクローナルおよびポリクローナル抗体を包含するがこれらに限定されない抗体を、当分野で知られる方法を用いて変異型TNFSFタンパク質に対して作製する。好ましい実施態様では、これらの抗変異型TNFSF抗体を免疫療法に使用する。従って、免疫療法の方法を提供する。「免疫療法」とは、変異型TNFSFタンパク質に対して作製された抗体による、TNFSF関連疾患の処置を意味する。本明細書で使用する免疫療法とは、受動的または能動的であってよい。本明細書で定義する受動免疫療法は、レシピエント(患者)への抗体の受動的移動である。能動免疫は、レシピエント(患者)における抗体および/またはT細胞応答の誘導である。免疫応答の誘導は、レシピエントに、それに対して抗体が作製される変異型TNFSFタンパク質抗原を提供した結果であり得る。当業者に理解されるように、変異型TNFSFタンパク質抗原は、それに対して抗体が作製されることが望まれる変異型TNFSFポリペプチドをレシピエントに注射することによって、または、レシピエントを、変異型TNFSFタンパク質抗原を発現することのできる変異型TNFSFタンパク質コード核酸と、変異型TNFSFタンパク質抗原の発現のための条件下で、接触させることによって、提供し得る。   In certain embodiments provided herein, antibodies, including but not limited to monoclonal and polyclonal antibodies, are raised against mutant TNFSF proteins using methods known in the art. In a preferred embodiment, these anti-mutant TNFSF antibodies are used for immunotherapy. Accordingly, a method of immunotherapy is provided. “Immunotherapy” means the treatment of a TNFSF-related disease with an antibody raised against a mutant TNFSF protein. As used herein, immunotherapy can be passive or active. Passive immunotherapy as defined herein is the passive transfer of antibodies to a recipient (patient). Active immunization is the induction of antibody and / or T cell responses in a recipient (patient). Induction of the immune response may be the result of providing the recipient with a mutant TNFSF protein antigen against which antibodies are made. As will be appreciated by those skilled in the art, mutant TNFSF protein antigens can be obtained by injecting a recipient with a mutant TNFSF polypeptide against which an antibody is desired to be generated or by It may be provided by contacting a mutant TNFSF protein-encoding nucleic acid capable of expressing a TNFSF protein antigen under conditions for expression of the mutant TNFSF protein antigen.

別の好ましい実施態様では、治療用化合物を、抗体、好ましくは抗変異型TNFSFタンパク質抗体とコンジュゲートさせる。この治療用化合物は細胞毒性物質であり得る。この方法では、腫瘍組織または細胞に細胞毒性物質を標的化することが、罹患細胞の数の減少をもたらし、それにより、癌および変異型TNFSF関連疾患に伴う症状を低減させる。細胞毒性物質は多数かつ多岐にわたり、細胞毒性薬物または毒素またはかかる毒素の活性断片を包含するが、これらに限定されない。好適な毒素およびそれらの対応断片には、ジフテリアA鎖、エキソトキシンA鎖、リシンA鎖、アブリンA鎖、クルシン、クロチン、フェノマイシン、エノマイシン等が包含される。細胞毒性物質はまた、細胞周期タンパク質に対して作製された抗体にラジオアイソトープをコンジュゲートさせることにより、または、抗体に共有結合させたキレート剤に放射性核種を結合させることによって作成される放射性化学物質を包含する。   In another preferred embodiment, the therapeutic compound is conjugated to an antibody, preferably an anti-mutant TNFSF protein antibody. The therapeutic compound can be a cytotoxic agent. In this method, targeting a cytotoxic agent to tumor tissue or cells results in a reduction in the number of affected cells, thereby reducing symptoms associated with cancer and mutant TNFSF-related diseases. Cytotoxic substances are numerous and diverse and include, but are not limited to, cytotoxic drugs or toxins or active fragments of such toxins. Suitable toxins and their corresponding fragments include diphtheria A chain, exotoxin A chain, ricin A chain, abrin A chain, cursin, crotin, phenomycin, enomycin and the like. Cytotoxic substances are also radiochemicals created by conjugating radioisotopes to antibodies made against cell cycle proteins or by conjugating radionuclides to chelating agents covalently bound to antibodies. Is included.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質を治療物質として投与し、上記概説のように製剤化できる。同様に、変異型TNFSF遺伝子(全長配列、部分配列、または変異型TNFSFコード領域の制御配列を包含する)を、当分野で知られるように、遺伝子治療適用において投与し得る。これらの変異型TNFSF遺伝子は、当業者に理解されるように、遺伝子治療(即ち、ゲノムへの組み込みのため)またはアンチセンス組成物としての、アンチセンス適用を包含できる。   In a preferred embodiment, the mutant TNFSF protein can be administered as a therapeutic agent and formulated as outlined above. Similarly, mutant TNFSF genes (including full-length sequences, partial sequences, or regulatory sequences of mutant TNFSF coding regions) can be administered in gene therapy applications, as is known in the art. These mutant TNFSF genes can include antisense applications as gene therapy (ie, for integration into the genome) or as antisense compositions, as will be appreciated by those skilled in the art.

好ましい実施態様では、変異型TNFSFタンパク質をコードする核酸を、遺伝子治療にも使用し得る。遺伝子治療適用では、例えば欠陥遺伝子の置換用に、治療上有効な遺伝子産物のインビボ合成を達成するために細胞内に遺伝子を導入する。「遺伝子治療」は、1回の処置によって永続的効果が達成されるものと、治療上有効なDNAまたはmRNAの1回または反復投与を含む遺伝子治療剤の投与の、両方の常套的遺伝子治療を包含する。ある遺伝子の発現をインビボで遮断するための治療用物質として、アンチセンスRNAおよびDNAを使用できる。短いアンチセンスオリゴヌクレオチドを細胞内に引き入れることができ、細胞膜による取り込みが限定されているため細胞内濃度が低いにも拘わらず、そこでそれらがインヒビターとして作用するということが既に示されている [Zamecnik et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83:4143−4146 (1986)]。このオリゴヌクレオチドは、例えば負に荷電したホスホジエステル基を非荷電基で置換することにより、それらの取り込みを高めるように修飾できる。   In a preferred embodiment, a nucleic acid encoding a mutant TNFSF protein can also be used for gene therapy. In gene therapy applications, genes are introduced into cells to achieve in vivo synthesis of therapeutically effective gene products, eg, for replacement of defective genes. “Gene therapy” includes both conventional gene therapy, where a permanent effect is achieved by a single treatment, and administration of a gene therapy agent that includes a single or repeated administration of a therapeutically effective DNA or mRNA. Include. Antisense RNA and DNA can be used as therapeutic agents to block the expression of certain genes in vivo. It has already been shown that short antisense oligonucleotides can be drawn into cells and have low cellular concentrations due to limited uptake by the cell membrane, where they act as inhibitors [Zamecnik et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 4143-4146 (1986)]. The oligonucleotides can be modified to enhance their uptake, for example by replacing negatively charged phosphodiester groups with uncharged groups.

生存細胞に核酸を導入するために利用できる様々な技術がある。この技術は、核酸を、培養細胞にインビトロで移行させるのか、または意図する宿主の細胞にインビボで移行させるのかによって異なる。核酸を哺乳動物細胞にインビトロで移行させるのに好適な技術には、リポソーム、電気穿孔、マイクロインジェクション、細胞融合、DEAE−デキストラン、リン酸カルシウム沈殿法等の使用が包含される。現在好ましいインビボ遺伝子移行技術には、ウイルス(典型的にはレトロウイルス)ベクターによる形質移入およびウイルス外殻タンパク質−リポソーム媒介形質移入が包含される[Dzau et al., Trends in Biotechnology 11:205−210(1993)]。いくつかの状況では、核酸供給源に、標的細胞を標的化する物質、例えば細胞表面膜タンパク質または標的細胞に特異的な抗体、標的細胞上のレセプターに対するリガンド等を供給することが望ましい。リポソームを採用する場合、エンドサイトーシスに関連する細胞表面膜タンパク質に結合するタンパク質を、標的化および/または取り込みの促進のために使用できる。例えば、特定の細胞タイプに指向性のカプシドタンパク質またはその断片、周期的にインターナリゼーションを受けるタンパク質に対する抗体、細胞内局在を標的とし、細胞内半減期を増大させるタンパク質である。受容体媒介エンドサイトーシスの技術は、例えば Wu et al., J. Biol. chem. 262:4429−4432 (1987);および Wagner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87:3410−3414 (1990) に記載されている。遺伝子マーキングおよび遺伝子治療プロトコールの総説については Anderson et al., Science 256:808−813(1992) を参照されたい。   There are a variety of techniques available for introducing nucleic acids into viable cells. This technique depends on whether the nucleic acid is transferred to cultured cells in vitro or to the intended host cell in vivo. Suitable techniques for transferring nucleic acids to mammalian cells in vitro include the use of liposomes, electroporation, microinjection, cell fusion, DEAE-dextran, calcium phosphate precipitation, and the like. Currently preferred in vivo gene transfer techniques include transfection with viral (typically retroviral) vectors and viral coat protein-liposome mediated transfection [Dzau et al., Trends in Biotechnology 11: 205-210. (1993)]. In some situations, it may be desirable to provide the nucleic acid source with a substance that targets the target cell, such as a cell surface membrane protein or antibody specific for the target cell, a ligand for a receptor on the target cell, and the like. When employing liposomes, proteins that bind to cell surface membrane proteins associated with endocytosis can be used for targeting and / or promoting uptake. For example, capsid proteins or fragments thereof directed to specific cell types, antibodies to proteins that undergo cyclic internalization, proteins that target intracellular localization and increase intracellular half-life. Receptor-mediated endocytosis techniques are described, for example, by Wu et al., J. Biol. Chem. 262: 4429-4432 (1987); and Wagner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 3410- 3414 (1990). For a review of gene marking and gene therapy protocols, see Anderson et al., Science 256: 808-813 (1992).

他の実施態様では、変異型TNFSF遺伝子は、単一の遺伝子または変異型TNFSF遺伝子の組み合わせのいずれかのDNAワクチンとして投与される。裸のDNAワクチンは、当分野で一般的に知られている。Brower, Nature Biotechnology, 16:1304−1305 (1998)。DNAワクチンとしての遺伝子の使用方法は当業者に周知であり、変異型TNFSF遺伝子または変異型TNFSF遺伝子の一部を、処置を必要とする患者における発現のためのプロモーターの制御下に置くことを包含する。   In other embodiments, the mutant TNFSF gene is administered as a DNA vaccine, either a single gene or a combination of mutant TNFSF genes. Naked DNA vaccines are generally known in the art. Brower, Nature Biotechnology, 16: 1304-1305 (1998). Methods of using genes as DNA vaccines are well known to those skilled in the art and include placing a mutant TNFSF gene or a portion of a mutant TNFSF gene under the control of a promoter for expression in a patient in need of treatment. To do.

DNAワクチンに使用される変異型TNFSF遺伝子は、全長変異型TNFSFタンパク質をコードしていてよいが、より好ましくは、変異型TNFSFタンパク質から誘導されるペプチドを含む変異型TNFSFタンパク質の部分をコードしている。好ましい実施態様では、患者を、変異型TNFSF遺伝子から誘導される複数のヌクレオチド配列を含むDNAワクチンで免疫する。同様に、本明細書で定義する複数の変異型TNFSF遺伝子またはその部分で患者を免疫することも可能である。理論に束縛されないが、DNAワクチンによりコードされるポリペプチドの発現、細胞障害性T細胞、ヘルパーT細胞および抗体が誘導され、これらはTNFSFタンパク質を発現する細胞を認識し、かつ破壊または排除する。   The mutant TNFSF gene used in the DNA vaccine may encode the full-length mutant TNFSF protein, but more preferably encodes a portion of the mutant TNFSF protein including a peptide derived from the mutant TNFSF protein. Yes. In a preferred embodiment, a patient is immunized with a DNA vaccine comprising a plurality of nucleotide sequences derived from a mutant TNFSF gene. Similarly, it is possible to immunize a patient with multiple mutant TNFSF genes or portions thereof as defined herein. Without being bound by theory, expression of polypeptides encoded by the DNA vaccine, cytotoxic T cells, helper T cells and antibodies are induced, which recognize and destroy or eliminate cells expressing TNFSF protein.

好ましい実施態様では、DNAワクチンは、DNAワクチンと共にアジュバント分子をコードする遺伝子を包含する。かかるアジュバント分子には、DNAワクチンによりコードされる変異型TNFSFポリペプチドに対する免疫原性応答を増大させるサイトカインが包含される。付加的または代替的アジュバントが当業者に知られており、本発明で用途がある。   In a preferred embodiment, the DNA vaccine includes a gene encoding an adjuvant molecule with the DNA vaccine. Such adjuvant molecules include cytokines that increase the immunogenic response to the mutant TNFSF polypeptide encoded by the DNA vaccine. Additional or alternative adjuvants are known to those skilled in the art and have use in the present invention.

特許、特許出願(仮、実用新案およびPCT)および出版物を含む、本明細書に引用されている文献は、全て出典明示によりそれらの全体を本明細書の一部とする。
以下の実施例は、上記発明の使用様式をより詳細に説明し、そして本発明の様々な態様を実行するために企図される最良の形態を記載するのに役立つ。これらの実施例は、決して本発明の真の範囲を限定するために役立たず、むしろ例示説明の目的で提示されることが理解される。
All references cited herein, including patents, patent applications (provisional, utility models and PCT) and publications, are hereby incorporated by reference in their entirety.
The following examples serve to illustrate the mode of use of the invention in more detail and to describe the best mode contemplated for carrying out various aspects of the invention. It will be understood that these examples are not intended to limit the true scope of the invention in any way, but rather are presented for illustrative purposes.

実施例
TNF−アルファライブラリーの発現、精製およびTNF−アルファ変異型の活性アッセイ
方法:
1)終夜培養物の調製
96ウェルPCRプレート中の形質転換能 Tuner(DE3)pLyS 細胞を、1μlのTNF−アルファライブラリーDNAで形質転換し、34mg/mlのクロラムフェニコールおよび100mg/mlのアンピシリンを有するLB寒天プレートに広げた。37℃で終夜生育させた後、コロニーを各プレートから、96深ウェルブロックに入っている34mg/mlのクロラムフェニコールおよび100mg/mlのアンピシリンを有する1.5mlのCG培地に採取した。ブロックを250rpm、37℃で終夜震盪した。
Example
Expression, purification of TNF-alpha library and activity assay of TNF-alpha variants Methods:
1) Preparation of overnight cultures Transformability in 96 well PCR plates Tuner (DE3) pLyS cells were transformed with 1 μl of TNF-alpha library DNA, 34 mg / ml chloramphenicol and 100 mg / ml Spread on LB agar plates with ampicillin. After overnight growth at 37 ° C., colonies were picked from each plate in 1.5 ml CG medium with 34 mg / ml chloramphenicol and 100 mg / ml ampicillin contained in a 96 deep well block. The block was shaken overnight at 250 rpm and 37 ° C.

2)発現
コロニーをプレートから、24ウェルブロック中の5mlのCG培地(34mg/mlのクロラムフェニコールおよび100mg/mlのアンピシリン)に採取し、OD600 0.6になるまで37℃、250rpmで生育させ、その時点で各ウェルに1mM濃度までIPTGを加えた。培養物をさらに4時間生育させた。
2) Expression Colonies were picked from the plate in 5 ml CG medium (34 mg / ml chloramphenicol and 100 mg / ml ampicillin) in a 24-well block and grown at 37 ° C., 250 rpm until OD600 0.6. At that time, IPTG was added to each well to a concentration of 1 mM. The culture was grown for an additional 4 hours.

3)分解
24ウェルブロックを3000rpmで10分間遠心分離した。ペレットを700μlの分解緩衝液(50mM NaHPO、300mM NaCl、10mMイミダゾール)に再懸濁した。−80℃で20分間冷凍し、37℃で解凍した(2回)後に、MgClを10mMまで、DNaseIを75mg/mlまで加えた。混合物を37℃で30分間インキュベートした。
3) Degradation The 24-well block was centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes. The pellet was resuspended in 700 μl of degradation buffer (50 mM NaH 2 PO 4 , 300 mM NaCl, 10 mM imidazole). After freezing at −80 ° C. for 20 minutes and thawing at 37 ° C. (twice), MgCl 2 was added to 10 mM and DNase I was added to 75 mg / ml. The mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes.

4)Ni NTAカラム精製
非変性条件用の Qiagen Ni NTA スピンカラム精製プロトコールに従って精製を行った。精製されたタンパク質を1XPBSに対して1時間4℃で4回透析した。Millipore マルチスクリーンGVフィルタープレートを使用して、透析されたタンパク質をフィルター滅菌し、後の滅菌哺乳動物細胞培養物へのタンパク質添加を可能にした。
5)定量
精製タンパク質をSDS PAGEで定量し、コーマシー染色および Kodak(登録商標)デジタル・イメージ密度測定を行った。
4) Ni NTA column purification Purification was performed according to the Qiagen Ni NTA spin column purification protocol for non-denaturing conditions. The purified protein was dialyzed against 1 × PBS for 4 hours at 4 ° C. for 1 hour. Millipore multiscreen GV filter plates were used to filter sterilize the dialyzed protein to allow subsequent protein addition to the sterile mammalian cell culture.
5) Quantification The purified protein was quantified by SDS PAGE and subjected to Coomassie staining and Kodak (registered trademark) digital image density measurement.

TNF−アルファアンタゴニスト活性
A)材料と方法:アッセイ用に細胞を播いた:2.5x10細胞/mlでWEHIを播く(50μl/ウェル)。次のようにアッセイ培地を調製した:1X Assay Medium、40ml完全RPMI培地、80μlアクチノマイシンD(最終濃度2μg/ml)。アッセイ培地+野生型TNF−アルファを調製した(野生型TNF−アルファは、1.1mg/ml−1μg/mlである:1:1000;RPMI1ml中、原液1μl−20ng/ml:1μg/mlの1:50;アッセイ培地40ml中、800μl。TNFアルファ変異型の希釈は、下記に通りに行った。

Figure 2005530482
TNF-alpha antagonist activity A) Materials and methods: Seeded cells for assay: seeded WEHI at 2.5 × 10 5 cells / ml (50 μl / well). Assay medium was prepared as follows: 1X Assay Medium, 40 ml complete RPMI medium, 80 μl actinomycin D (final concentration 2 μg / ml). Assay medium + wild type TNF-alpha was prepared (wild type TNF-alpha is 1.1 mg / ml-1 μg / ml: 1: 1000; 1 ml of stock solution in 1 ml of RPMI—1 μg-20 ng / ml: 1 μg / ml : 50; 800 μl in 40 ml of assay medium TNF alpha variants were diluted as follows.
Figure 2005530482

5)阻害アッセイ用の希釈:
1Xアッセイ培地にTNF受容体(TNF R)を希釈するための原液:原液は100μg/mlである。20μg/ml用:1:5希釈:100μg/ml原液60μl+野生型TNF−アルファを有する1Xアッセイ培地240μl
5) Dilution for inhibition assay:
Stock solution for diluting TNF receptor (TNF R) in 1X assay medium: Stock solution is 100 μg / ml. For 20 μg / ml: 1: 5 dilution: 60 μl of 100 μg / ml stock solution + 240 μl of 1 × assay medium with wild type TNF-alpha

以下に示すように、20ng/mlの野生型TNF−アルファを含有するTNF Rアッセイ培地(細胞上で最終的に10ng/ml)を希釈した:

Figure 2005530482
As shown below, TNFR assay medium (finally 10 ng / ml on cells) containing 20 ng / ml wild-type TNF-alpha was diluted:
Figure 2005530482

上記希釈は全て、細胞に添加する16時間前に行った。その後、各希釈サンプル120μlを4℃でインキュベートし、各サンプル120μlを37℃でインキュベートした。翌朝、各サンプル50μlを細胞に添加した。細胞を37℃で4時間インキュベートした。4時間のインキュベーション後、カスパーゼ基質100μlを各ウェルに添加し、続いて37℃で2時間インキュベートした。蛍光を読む。結果を図6に示す。   All the above dilutions were made 16 hours prior to addition to the cells. Thereafter, 120 μl of each diluted sample was incubated at 4 ° C., and 120 μl of each sample was incubated at 37 ° C. The next morning, 50 μl of each sample was added to the cells. Cells were incubated for 4 hours at 37 ° C. After 4 hours of incubation, 100 μl of caspase substrate was added to each well followed by incubation at 37 ° C. for 2 hours. Read fluorescence. The results are shown in FIG.

組合せたTNF−アルファ変異体のTNF−アルファアンタゴニスト活性
材料と方法:
アッセイ用に細胞を播いた:WEHI164−13Var細胞を、7.5x10細胞/mlで播き(50μl/ウェル)、37℃で終夜インキュベートし、アッセイ培地を調製した(10X、細胞上の最終濃度は10ng/mLになる)(完全RPMI7ml、310μg/mL野生型his−TNF[Lot#263−56] 5μL、1mg/mLアクチノマイシンD140μL)。TNF−アルファ変異体の希釈は、以下のように、実験開始3日前にこれらのサンプルを混合することにより行った:

Figure 2005530482
TNF-alpha antagonist activity of combined TNF-alpha variants Materials and methods:
Cells were seeded for assay: WEHI164-13Var cells were seeded at 7.5 × 10 5 cells / ml (50 μl / well) and incubated overnight at 37 ° C. to prepare assay medium (10 ×, final concentration on cells is 10 ng / mL) (complete RPMI 7 ml, 310 μg / mL wild type his-TNF [Lot # 263-56] 5 μL, 1 mg / mL actinomycin D 140 μL). TNF-alpha mutant dilutions were made by mixing these samples 3 days before the start of the experiment as follows:
Figure 2005530482

全ての希釈を行った後、WThisTNFaを含有する10Xアッセイ培地68.4(TNF Rには34.2)uLを、各希釈ウェルに添加した。次いで、96ウェルを3日間インキュベーター内に置いた。各サンプル50ulをWEHI164−13Var細胞に4時間添加した。インキュベーションが完了したら、カスパーゼ基質100ulを添加した。1.5時間インキュベートした。R110標準をRPMI中で1:100に希釈し、8点の1/2希釈を続けることにより、R110曲線も調製した。各希釈100ulを、細胞なしのプレートに添加した。これらの希釈は細胞に基質を添加する直前に行った。基質100ulもR110曲線希釈に添加した。37℃での1.5時間のインキュベーションが完了したら、484/535nm波長で Wallac 蛍光計を使用して全サンプルを読んだ。結果を図6に示す。   After all dilutions were made, 108.4 assay medium 68.4 (34.2 for TNF R) containing WThisTNFa was added to each dilution well. The 96 wells were then placed in the incubator for 3 days. 50ul of each sample was added to WEHI164-13Var cells for 4 hours. When the incubation was complete, 100 ul of caspase substrate was added. Incubated for 1.5 hours. An R110 curve was also prepared by diluting the R110 standard 1: 100 in RPMI and continuing with 8-point 1/2 dilution. 100 ul of each dilution was added to the plate without cells. These dilutions were made immediately before the substrate was added to the cells. 100 ul of substrate was also added to the R110 curve dilution. Once the 1.5 hour incubation at 37 ° C. was complete, all samples were read using a Wallac Fluorometer at 484/535 nm wavelength. The results are shown in FIG.

TNF−アルファ変異体の固定平衡スクリーニング
反応液50μL中、0.01mg/mL野生型his−TNF[lot#263−56]を0.1mg/mL変異型TNF−アルファと共にリン酸緩衝塩水(PBS)中で混合することにより、1:10固定平衡比のTNF−アルファ変異体を調製した。

Figure 2005530482
Phosphate buffered saline (PBS) with 0.01 mg / mL wild-type his-TNF [lot # 263-56] together with 0.1 mg / mL mutant TNF-alpha in 50 μL of the TNF-alpha mutant fixed equilibrium screening reaction solution A 1:10 fixed equilibrium ratio TNF-alpha variant was prepared by mixing in.
Figure 2005530482

この混合物を調製し、37℃で3−4日間インキュベートした。アッセイ用に細胞を播いた:ヒトU937細胞を、1x10細胞/ml(50μl/ウェル)で播き、37℃で終夜インキュベートした。 This mixture was prepared and incubated at 37 ° C. for 3-4 days. Cells were seeded for assay: Human U937 cells were seeded at 1 × 10 6 cells / ml (50 μl / well) and incubated at 37 ° C. overnight.

カスパーゼアッセイ
完全RPMI培地を温め、2ug/mLアクチノマイシンDを添加した。各50uLの反応液全部を、アクチノマイシンDを添加したRPMI培地450uLと混合した。この混合物を1:1に11回希釈し、固定平衡用の用量曲線を生成させた。50uLの希釈混合物を細胞に4部(quadruplicate)適用した。細胞をTNF−アルファ/TNF−アルファ変異型固定平衡中で1.5時間インキュベートした。インキュベーションが完了したら、カスパーゼ基質100ulを添加し、1.5時間インキュベートした。R110標準をRPMI中で1:100に希釈し、8点の1/2希釈を続けることにより、R110曲線も調製した。100ulの各希釈を、細胞なしのプレートに添加した。これらの希釈は細胞に基質を添加する直前に行った。基質100ulもR110曲線希釈に添加した。37℃での1.5時間のインキュベーションが完了したら、484/535nm波長で Wallac 蛍光計を使用して全サンプルを読んだ。結果を図6A−Cに示す。
Caspase assay Complete RPMI medium was warmed and 2 ug / mL actinomycin D was added. Each 50 uL reaction was mixed with 450 uL of RPMI medium supplemented with actinomycin D. This mixture was diluted 11 times 1: 1 to generate a fixed equilibrium dose curve. 50 uL of the diluted mixture was applied to the cells in quadruplicate. Cells were incubated for 1.5 hours in TNF-alpha / TNF-alpha mutant fixed equilibrium. When incubation was complete, 100 ul of caspase substrate was added and incubated for 1.5 hours. An R110 curve was also prepared by diluting the R110 standard 1: 100 in RPMI and continuing with 8-point 1/2 dilution. 100 ul of each dilution was added to the plate without cells. These dilutions were made immediately before the substrate was added to the cells. 100 ul of substrate was also added to the R110 curve dilution. Once the 1.5 hour incubation at 37 ° C. was complete, all samples were read using a Wallac Fluorometer at 484/535 nm wavelength. The results are shown in FIGS. 6A-C.

結合アッセイ
20モル濃度過剰のSulfo−NHS−LC−ビオチンをタンパク質サンプルに添加し、サンプルを氷上で2時間インキュベートすることにより、TNFaのビオチン化を実施した。過剰のビオチンをサンプルから透析により除去した。カップリング率は、1ないし4の範囲にあった。ビオチン化TNFaのタンパク質濃度は、BCAタンパク質アッセイ(Pierce)により測定した。マイクロタイタープレートのウェルを2.5mg/ml濃度の抗FLAG抗体で被覆し、3%BSAにより終夜4℃でブロックした。FLAGタグ付きタンパク質TNFR1受容体をPBS+1%BSA中10ng/mlの濃度で、抗FLAG被覆マイクロタイタープレートのウェルに添加し、プレートを2時間室温でインキュベートした。0−1mg/mLの濃度範囲にあるビオチン化TNFaタンパク質を4部で抗−FLAG−TNFR1−被覆ウェルに添加し、総結合を表した。非特異的結合は、0−1μg/mlの濃度範囲にあるビオチン化TNFアルファタンパク質を、抗FLAG抗体のみで被覆したウェルに4部で添加することにより測定した。終夜+4℃で結合を生じさせ、平衡を確実にした。アルカリホスファターゼ結合ニュートラアビジン(neutravidin)(Pierce)をPBS+1%BSA中1:10,000希釈でウェルに添加し、30分間室温でインキュベートした。CSPD star基質(Applied Biosystems, Foster City, CA)を添加して発光を検出し、測定した(Wallac VICTOR, Perkin Elmer Life Sciences, Boston, MA)。総結合から非特異的結合を差し引くことにより、TNFaの特異的結合を算出した。データを結合方程式y=(BLmaxx)/(Kd+x)にフィットさせた。
結合アッセイの結果を図6に示す。全変異型は、受容体結合の低下を示した。
Binding Assay TNFa biotinylation was performed by adding 20 molar excess of Sulfo-NHS-LC-biotin to the protein sample and incubating the sample on ice for 2 hours. Excess biotin was removed from the sample by dialysis. The coupling rate was in the range of 1 to 4. The protein concentration of biotinylated TNFa was measured by BCA protein assay (Pierce). The wells of the microtiter plate were coated with an anti-FLAG antibody at a concentration of 2.5 mg / ml and blocked with 3% BSA overnight at 4 ° C. The FLAG-tagged protein TNFR1 receptor was added to the wells of an anti-FLAG coated microtiter plate at a concentration of 10 ng / ml in PBS + 1% BSA and the plate was incubated for 2 hours at room temperature. Biotinylated TNFa protein in a concentration range of 0-1 mg / mL was added in 4 parts to anti-FLAG-TNFR1-coated wells to represent total binding. Nonspecific binding was determined by adding 4 parts of biotinylated TNF alpha protein in a concentration range of 0-1 μg / ml to wells coated with anti-FLAG antibody alone. Binding occurred at + 4 ° C overnight to ensure equilibration. Alkaline phosphatase-conjugated neutravidin (Pierce) was added to the wells at a 1: 10,000 dilution in PBS + 1% BSA and incubated for 30 minutes at room temperature. CSPD star substrate (Applied Biosystems, Foster City, Calif.) Was added to detect and measure luminescence (Wallac VICTOR, Perkin Elmer Life Sciences, Boston, Mass.). Specific binding of TNFa was calculated by subtracting non-specific binding from total binding. The data was fitted to the binding equation y = (BLmax * x) / (Kd + x).
The results of the binding assay are shown in FIG. All variants showed reduced receptor binding.

実施例7
TNF−アルファ変異型は野生型TNF−アルファと交換し、NFkBの活性化を低下させる
試験したTNF−アルファ変異体は、A145R、二重変異体A145R/Y87Hおよび三重変異体E146K/V91E/N34Eであった。His−タグ付きTNF−アルファを、10倍過剰(1:10)の様々な変異体と共に、3日間37℃で予めインキュベートした。野生型TNF−アルファ単独および予め交換したTNF−アルファ変異型のヘテロ三量体を、293T細胞においてNFkB作動性ルシフェラーゼレポーター(pNFkB−luc, Clontech)を活性化する能力について試験した。293T細胞を1.2x10細胞/ウェルで96ウェルプレートに播種した。Fugene 形質移入試薬を製造者のプロトコール(Roche)に従って使用し、pNFkB−luc(NF−kB依存性ルシフェラーゼレポーター)またはpTal(対照:ルシフェラーゼ遺伝子を作動させる基底プロモーターであるが、NFkB結合エレメントを含まない)で細胞を形質転換した。形質移入の12時間後、細胞を最終濃度10ng/ml野生型TNF−アルファまたは予め交換した10ng/ml:TNF/100ng/ml変異型の混合物で処理した。処理の12時間後、Steady−Glo Luciferase Assay System (Promega) を製造者のプロトコールに従って使用し、96ウェルプレート中の細胞をルシフェラーゼアッセイ用に加工した。各ウェルからの発光を、Packard TopCount NXT (Packard Bioscience) 発光カウンターを使用して測定した。処理サンプルを4部で試験し、各処理につき、標準偏差を含む棒の値として発光の平均値をプロットした。結果を図20Aに示す。グラフは、本発明のTNF−アルファ変異型は、野生型TNF−アルファに誘導されるNFkB活性化を低下させるのに有効であったことを示す。TNF−アルファ変異型A145R/Y87Hは、TNF−アルファに誘導されるNFkB活性化を低下させるのに最も有効であった。
Example 7
TNF-alpha mutants exchanged with wild-type TNF-alpha and tested TNF-alpha mutants that reduce NFkB activation are A145R, double mutant A145R / Y87H and triple mutant E146K / V91E / N34E. there were. His-tagged TNF-alpha was preincubated for 3 days at 37 ° C. with a 10-fold excess (1:10) of the various mutants. Wild-type TNF-alpha alone and pre-exchanged TNF-alpha mutant heterotrimers were tested for the ability to activate the NFkB agonist luciferase reporter (pNFkB-luc, Clontech) in 293T cells. 293T cells were seeded in 96-well plates at 1.2 × 10 4 cells / well. Fugene transfection reagent is used according to the manufacturer's protocol (Roche), pNFkB-luc (NF-kB dependent luciferase reporter) or pTal (control: basal promoter that drives the luciferase gene but does not contain the NFkB binding element ) To transform the cells. Twelve hours after transfection, cells were treated with a final concentration of 10 ng / ml wild type TNF-alpha or a pre-exchanged mixture of 10 ng / ml: TNF / 100 ng / ml variant. After 12 hours of treatment, Steady-Glo Luciferase Assay System (Promega) was used according to the manufacturer's protocol and cells in 96-well plates were processed for luciferase assays. Luminescence from each well was measured using a Packard TopCount NXT (Packard Bioscience) luminescence counter. The treated samples were tested in 4 parts, and for each treatment, the mean value of luminescence was plotted as the value of the bar including standard deviation. The results are shown in FIG. 20A. The graph shows that the TNF-alpha variant of the present invention was effective in reducing NFkB activation induced by wild-type TNF-alpha. The TNF-alpha variant A145R / Y87H was most effective in reducing NFkB activation induced by TNF-alpha.

HeLa細胞におけるNFkBの免疫局在
HeLa細胞を、12mm滅菌カバースリップ(Fisherbrand)上に、1.5x10細胞/ウェルの密度で、6ウェルプレート中で播種し、37℃、5%CO雰囲気で培養した。翌日、様々な濃度のhisタグ付き野生型TNF−アルファ、A145R/Y87H変異型単独、またはhis−タグ付きTNF−アルファおよび10倍過剰のA145/Y87H変異型(3日間、37℃で予め交換した)により、37℃、5%COで細胞を処理した。30分間のインキュベーションの後、6ウェルプレート中でカバースリップに接着した細胞を、PBSで短く洗浄し、4%ホルムアルデヒド/PBSで10分間固定した。次いで、細胞を免疫細胞化学用に加工する前に、細胞をPBSでさらに5回洗浄するか、または最後のPBS洗浄液中で終夜維持した。カバースリップ上に固定した細胞を、0.1%TritonX−100/PBSで処理した。緩衝液を吸引し、カバースリップ毎に50ulの0.1%BSA/0.1%TX−100/PBSを用いて、加湿チャンバー内で15分間、37℃でカバースリップ上の細胞をブロックした。ブロック用試薬を除去し、NF−kBのp65サブユニット(pAb C-20, Santa Cruz Bioscience)に対する一次抗体と置き換えた。1時間、37℃でインキュベートした後、抗体を除去し、カバースリップを5回PBSで洗浄した。ブロック緩衝液に希釈(1:100)した50ulのFITC結合二次抗体(Jackson Immuno laboratories)を各カバースリップ(Jackson Immunolaboratories)に添加し、カバースリップを遮光加湿チャンバー内でさらに1時間インキュベートし、二次抗体をPBSによる5回の洗浄で除去した。カバースリップを蒸留水で短くすすぎ、遮光チャンバー内で空気乾燥させ、Anti−fade (Molecular Probes)を使用してスライドにマウントした。Cool SNAP−Pro CCD カメラ (Media Cybernetics)と組み合わせた Nikon Eclipse TS100 顕微鏡でFITCフィルターおよび40x対物レンズを使用して、抗体に反応した細胞のデジタル画像を捉え、Image Pro Plus ソフトウェア (Media Cybernetics)を使用して操作した。
Immunolocalization of NFkB in HeLa cells HeLa cells were seeded on 12 mm sterile coverslips (Fisherbrand) at a density of 1.5 × 10 5 cells / well in a 6-well plate at 37 ° C., 5% CO 2 atmosphere. Cultured. The next day, various concentrations of his-tagged wild type TNF-alpha, A145R / Y87H mutant alone, or his-tagged TNF-alpha and a 10-fold excess of A145 / Y87H mutant (previously exchanged at 37 ° C. for 3 days. ) To treat the cells at 37 ° C., 5% CO 2 . After 30 minutes incubation, cells attached to the coverslips in 6-well plates were briefly washed with PBS and fixed with 4% formaldehyde / PBS for 10 minutes. Cells were then washed 5 more times with PBS or kept overnight in the final PBS wash before processing the cells for immunocytochemistry. Cells fixed on coverslips were treated with 0.1% Triton X-100 / PBS. Buffer was aspirated and cells on the coverslip were blocked at 37 ° C. for 15 minutes in a humidified chamber with 50 ul of 0.1% BSA / 0.1% TX-100 / PBS per coverslip. The blocking reagent was removed and replaced with a primary antibody against the p65 subunit of NF-kB (pAb C-20, Santa Cruz Bioscience). After 1 hour incubation at 37 ° C., the antibody was removed and the coverslip was washed 5 times with PBS. 50 ul of FITC-conjugated secondary antibody (Jackson Immunolaboratories) diluted in block buffer (1: 100) was added to each coverslip (Jackson Immunolaboratories), and the coverslips were incubated for an additional hour in a light-tight humidified chamber. The next antibody was removed by 5 washes with PBS. Cover slips were rinsed briefly with distilled water, air dried in a light-tight chamber, and mounted on slides using Anti-fade (Molecular Probes). Using a Nikon Eclipse TS100 microscope combined with a Cool SNAP-Pro CCD camera (Media Cybernetics) to capture digital images of antibody-reactive cells using FITC filters and 40x objective lens, and using Image Pro Plus software (Media Cybernetics) And operated.

図4Bは、HeLa細胞におけるNFkBの免疫局在の写真を示す。これは、HeLa細胞において、野生型TNF−アルファとA145/Y87H TNF−アルファ変異型の交換が、TNF−アルファに誘導されるNFkBの核移行を阻害することを示す。TNF−アルファ変異型A145R/Y87H単独は、野生型TNF−アルファと異なり、NFkBの核移行を誘導しない。さらに、過剰の変異型(10倍過剰のTNF−アルファ変異体A145R/Y87H)とヘテロ三量体を形成するように交換(3日間、37℃)された野生型TNF−アルファは、そのNFkBの核移行を誘導する能力を喪失する。このデータは、ルシフェラーゼレポーターアッセイにおけるこの変異型の効果と一致する。   FIG. 4B shows a photograph of the immunolocalization of NFkB in HeLa cells. This indicates that the exchange of wild-type TNF-alpha and A145 / Y87H TNF-alpha mutants inhibits TNF-alpha-induced nuclear translocation of NFkB in HeLa cells. TNF-alpha variant A145R / Y87H alone does not induce NFkB nuclear translocation, unlike wild-type TNF-alpha. In addition, wild-type TNF-alpha exchanged to form a heterotrimer (10 days excess of TNF-alpha mutant A145R / Y87H) (3 days, 37 ° C.) Loss the ability to induce nuclear translocation. This data is consistent with the effect of this variant in the luciferase reporter assay.

TNFA変異体A145R/Y87Hは、TNF−アルファに誘導されるNFkB作動性ルシフェラーゼレポーターの活性化を低減させる
His−タグ付き野生型TNF−アルファ、TNF−アルファ変異型A145/Y87Hおよび交換した野生型TNF−アルファ:A145R/Y87Hヘテロ三量体(10倍過剰のTNF−アルファ変異型A145R/Y87Hと、37℃で1日交換した)を、上記実施例7Aの通りに、NFkBルシフェラーゼレポーターアッセイで試験した。実験は、より広い範囲の最終TNF−アルファ濃度および増大する用量(0.78、1.56、3.13、6.25、12.5、25ng/ml)を、各TNF−アルファ濃度において10倍過剰のTNF−アルファ変異型(A145R/Y87H)で使用したことを除き、実施例7Aの通りに実行した。
TNFA variant A145R / Y87H reduces His-tagged wild-type TNF-alpha, TNF-alpha variant A145 / Y87H and exchanged wild-type TNF to reduce TNF-alpha-induced activation of the NFkB agonist luciferase reporter -Alpha: A145R / Y87H heterotrimer (10-fold excess of TNF-alpha variant A145R / Y87H exchanged at 37 ° C for 1 day) was tested in the NFkB luciferase reporter assay as in Example 7A above. . The experiment showed a wider range of final TNF-alpha concentrations and increasing doses (0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.5, 25 ng / ml) at each TNF-alpha concentration of 10 The procedure was as in Example 7A, except that it was used with a fold excess of TNF-alpha variant (A145R / Y87H).

野生型TNF−アルファ:A145R/Y87Hヘテロ三量体は、活性化レベルを有意に低下させた。これは、野生型TNF−アルファに対するTNF−アルファA145R/Y87H変異型の阻害効果を示す。図4Cの下の点線が示すように、野生型TNF−アルファと異なり、TNF−アルファ変異型A145/Y87H単独は、NFkB活性化に対して有意なアゴニスト的(agonizing)効果を有さない。図4Cの灰色の実線が示すように、NFkB結合エレメントなしのレポーターは、TNF−アルファに応答しないので、野生型TNF−アルファに誘導される活性化は、NFkB活性化依存性である。   Wild-type TNF-alpha: A145R / Y87H heterotrimer significantly reduced activation levels. This shows the inhibitory effect of the TNF-alpha A145R / Y87H variant on wild type TNF-alpha. As the lower dotted line in FIG. 4C shows, unlike wild-type TNF-alpha, TNF-alpha variant A145 / Y87H alone has no significant agonizing effect on NFkB activation. As the gray solid line in FIG. 4C shows, reporters without NFkB binding elements do not respond to TNF-alpha, so activation induced by wild-type TNF-alpha is NFkB activation dependent.

アンタゴニスト性RANKL変異体ライブラリーの設計
一本鎖多様性を含むドミナントネガティブ戦略を使用して、そして競合阻害性アンタゴニストの選択により、アンタゴニスト性RANKL変異体を生成させた。
Antagonistic RANKL mutant library design Antagonistic RANKL mutants were generated using a dominant negative strategy involving single strand diversity and by selection of competitive inhibitory antagonists.

ドミナントネガティブRANKLライブラリー変異体
PDATMを利用して、RANKLのヒト構造モデルを生成させ、RANK結合を乱すアミノ酸を選択した。ヒトOPGLの結晶構造がないので、相同性モデルを創製する必要があった。ここでは、ヒト配列およびマウスRANKL構造(PDB#1JTZ)に基づいて、PDATMを側鎖置換に使用した。このモデル形成は、マウスとヒトのRANKL配列間の87%の配列同一性により促進された。ドミナントネガティブRANKL治療戦略は、受容体結合および/または活性化特性が低下し、野生型RANKLとヘテロ三量体を形成する能力を有する(図21)、新規RANKL変異型の設計をベースとする。換言すれば、RANKを活性化しないRANKL変異型が、野生型RANKLタンパク質と交換し、それを不活性ヘテロ三量体に隔離し、その活性を阻害する。この処理の結果、破骨細胞の数と活性が低下し、骨再吸収の減少と包括的な骨のミネラル密度の増加を導く。
A dominant-negative RANKL library variant PDA was used to generate a human structural model of RANKL and select amino acids that disrupt RANK binding. Since there was no crystal structure of human OPGL, it was necessary to create a homology model. Here, PDATM was used for side chain substitution based on the human sequence and mouse RANKL structure (PDB # 1JTZ). This model formation was facilitated by 87% sequence identity between the mouse and human RANKL sequences. The dominant negative RANKL treatment strategy is based on the design of a novel RANKL variant with reduced receptor binding and / or activation properties and the ability to form heterotrimers with wild-type RANKL (FIG. 21). In other words, a RANKL variant that does not activate RANK exchanges with the wild-type RANKL protein, sequesters it into an inactive heterotrimer, and inhibits its activity. This treatment results in a decrease in osteoclast number and activity, leading to decreased bone resorption and increased overall bone mineral density.

重要なRANKL−RANK接触点のアミノ酸を、リガンドの受容体活性化能力を乱すアミノ酸と置換することにより、ドミナントネガティブRANKL変異型を設計した。PDATM技法を使用して、最適なタンパク質の折り畳みに適する置換を選択した。これらの三量体RANKL変異型と三量体野生型RANKLとの交換は、野生型RANKLの不活性化と、破骨細胞形成の低下をもたらす。この目標の達成をより効果的に補助するために、RANKL変異型を野生型RANKLと優先的にヘテロ三量体形成するように設計することもできる。 A dominant negative RANKL variant was designed by replacing the amino acid at the key RANKL-RANK contact point with an amino acid that disrupts the receptor's ability to activate the receptor. The PDA technique was used to select substitutions suitable for optimal protein folding. Exchange of these trimeric RANKL variants with trimeric wild type RANKL results in inactivation of wild type RANKL and reduced osteoclast formation. To more effectively help achieve this goal, the RANKL variant can also be designed to preferentially heterotrimerize with wild-type RANKL.

一本鎖ドミナントネガティブポリペプチド
単量体を共有結合により連結するための多数の戦略が存在する。これには、ゼロまたはそれ以上のアミノ酸からなる、2つのドメインのNおよびC末端間のポリペプチド連結(複数のドメインを含む一本鎖ポリペプチドをもたらす);単量体間のジスルフィド結合を介する連結;化学的架橋剤を介する連結が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
Single Chain Dominant Negative Polypeptides There are a number of strategies for covalently linking monomers. This consists of a polypeptide linkage between the N and C termini of two domains consisting of zero or more amino acids (resulting in a single chain polypeptide containing multiple domains); via a disulfide bond between monomers Linkage; includes but is not limited to linkage via a chemical crosslinker.

受容体結合が除去(または低減)されるように個々のドメインを修飾するために、多数の戦略が存在する。これには、リガンドドメインと受容体との間に立体的相反を創製するアミノ酸修飾;静電気的相反を創製するアミノ酸修飾;不利なアミノ酸の脱溶媒和を創製する修飾;およびリガンド/受容体中間面でのアミノ酸の化学修飾(例えば、PEG化またはグリコシル化)が含まれるが、これらに限定されるわけではない。   A number of strategies exist to modify individual domains such that receptor binding is removed (or reduced). This includes amino acid modifications that create steric reciprocity between the ligand domain and the receptor; amino acid modifications that create electrostatic reciprocity; modifications that create desolvation of adverse amino acids; and ligand / receptor interface Including, but not limited to, chemical modification of amino acids at (eg, PEGylation or glycosylation).

RANKL単量体の三量体への連結
これらの変異体のドミナントネガティブ挙動を改善するために、2個の修飾受容体相互作用ドメイン間に一本鎖二量体を創製する。
Linking RANKL monomers to trimers To improve the dominant negative behavior of these mutants, a single chain dimer is created between two modified receptor interaction domains.

RANKL変異型ライブラリーの構築
リンパ節cDNAにRT−PCRを使用して、全長RANKLcDNAをクローニングした。TEVおよびHISタグのPCR媒介性付加の後、2つの長さのRANKL、アミノ酸147ないし317および159ないし317を、pET33bにサブクローニングした。
Construction of RANKL mutant library Full-length RANKL cDNA was cloned into lymph node cDNA using RT-PCR. After PCR-mediated addition of TEV and HIS tags, two lengths of RANKL, amino acids 147-317 and 159-317 were subcloned into pET33b.

所望のアミノ酸置換をもたらすヌクレオチドの変化を導入するために、変異誘発反応を実施した。変異誘発反応は、特定のアミノ酸変化を導入するヌクレオチド変動を伴う、分岐し重複するオリゴヌクレオチド対を利用する。これらのオリゴヌクレオチドは、Pfuポリメラーゼを使用して、多数回の熱サイクルを通して伸長され、これらの伸長産物をDpnIで切断した後に、TOP10細菌細胞に産物を形質移入する。クローンを配列決定して設計した変化を確認し、熱サイクル中にcDNAに修飾が導入されていないことを保証した。   A mutagenesis reaction was performed to introduce nucleotide changes leading to the desired amino acid substitution. Mutagenesis reactions utilize branched and overlapping pairs of oligonucleotides with nucleotide variations that introduce specific amino acid changes. These oligonucleotides are extended through multiple thermal cycles using Pfu polymerase and the products are transfected into TOP10 bacterial cells after cutting these extension products with DpnI. The clones were sequenced to confirm the designed changes and to ensure that no modifications were introduced into the cDNA during thermal cycling.

非アゴニスト、スーパーアゴニスト、およびアンタゴニストについてのRANKL変異型スクリーニング
89個のヒトRANKL変異型からなるライブラリーを構築した。ライブラリーの全構成員は、図1bのアミノ酸配列および2つの溶解性付与置換、C221S/I247E、並びに89個のコンピューター処理により設計された阻害的修飾を含む。これらの89個のヒトRANKL変異型タンパク質を大腸菌で発現および精製し、RAW264.7細胞における破骨細胞発生をモニターするアッセイで、52個を非アゴニスト、スーパーアゴニスト、およびアンタゴニストについてスクリーニングした。RAW264.7細胞を精製ヒトRANKL変異型タンパク質で処理し、放出されたTRAPを測定することにより、非アゴニストおよびスーパーアゴニストを同定した。スクリーニングした52個のRANKL変異型の中で、21個のRANKL変異型が非アゴニストと同定され、一方C221S/I247E/A172Rはスーパーアゴニストであると判明した。加えて、上記の拮抗作用スクリーニングにより、6個の拮抗作用変異型が同定された。これらの拮抗作用変異型は、ヒトRANKLの破骨細胞発生活性を低下させる能力を有する。
RANKL variant screening for non-agonists, superagonists, and antagonists A library of 89 human RANKL variants was constructed. All members of the library contain the amino acid sequence of FIG. 1b and two solubility-imparting substitutions, C221S / I247E, and 89 inhibitory modifications designed by computer processing. These 89 human RANKL mutant proteins were expressed and purified in E. coli and 52 were screened for non-agonists, super-agonists, and antagonists in an assay that monitors osteoclast development in RAW 264.7 cells. RAW264.7 cells were treated with purified human RANKL mutant protein and non-agonists and superagonists were identified by measuring released TRAP. Of the 52 RANKL variants screened, 21 RANKL variants were identified as non-agonists, while C221S / I247E / A172R was found to be a superagonist. In addition, the above antagonism screening identified six antagonism variants. These antagonistic variants have the ability to reduce the osteoclastogenic activity of human RANKL.

酒石酸塩耐性酸ホスファターゼ(TRAP)活性のバイオアッセイ
非アゴニスト作用、スーパーアゴニスト作用および拮抗作用をアッセイするために、TRAP活性のバイオアッセイを使用した。RANKL変異型タンパク質をRAW264.7などの細胞株に添加した後に、TRAP活性を測定し、非アゴニストまたはスーパーアゴニストであるRANKL変異型を同定した(図23−25、29)。アンタゴニストのRANKL変異型を同定するために、RANKL変異型タンパク質を活性RANKL可溶性変異型の1つであるC221S/I247Eと混合し、タンパク質混合物をRAW264.7に添加し、TRAP活性を測定することにより、さらなるスクリーニングを実施した。RANKL可溶性変異型C221S/I247Eの活性を下げるアンタゴニストのRANKL変異型を同定した。
Bioassay for Tartrate Resistant Acid Phosphatase (TRAP) Activity A bioassay for TRAP activity was used to assay non-agonist, superagonist and antagonism. After adding RANKL mutant protein to cell lines such as RAW264.7, TRAP activity was measured to identify RANKL mutants that are non-agonists or superagonists (FIGS. 23-25, 29). To identify RANKL mutants of antagonists, the RANKL mutant protein is mixed with one of the active RANKL soluble mutants, C221S / I247E, the protein mixture is added to RAW264.7, and TRAP activity is measured. Further screening was performed. An antagonist RANKL variant that reduces the activity of the RANKL soluble variant C221S / I247E was identified.

RAW264.7細胞(ATCC#TIB−71)を、75cmのフラスコ中、5%CO加湿インキュベーター内、37℃で、2mML−グルタミン(Gibco-BRL#12571-063)、10%熱非動化ウシ胎児血清(FBS)(Hyclone#SH30071.03)およびペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco-BRL#15140-122)各々100ユニット/mlおよび100μg/mlを含むa−MEMを含有する生育培地中で培養維持した。 RAW264.7 cells (ATCC # TIB-71) were incubated in a 75 cm 2 flask in a 5% CO 2 humidified incubator at 37 ° C. with 2 mM L-glutamine (Gibco-BRL # 12571-063), 10% heat inactivated. Cultured and maintained in growth medium containing a-MEM containing 100 units / ml and 100 μg / ml of fetal bovine serum (FBS) (Hyclone # SH30071.03) and penicillin / streptomycin (Gibco-BRL # 15140-122), respectively. .

組換えマウスRANKL(R&D#462-TR)、組換えヒト可溶性RANKL(Biosource#PHP0034)、および組換えヒト可溶性RANKL変異体を、10%熱非動化ウシ胎児血清(FBS)(Hyclone#SH30071.03)およびペニシリン/ストレプトマイシン(Gibco-BRL#15140-122)各々100ユニット/mlおよび100μg/mlを添加したl−グルタミン(Gibco-BRL#12571-063)を含むa−MEMからなるアッセイ培地中で、その使用濃度に希釈した。RANKL標準およびサンプル250mlを96ウェルアッセイプレートに3部(triplicate)または4部で添加し、アッセイ培地125mlを含有する次のウェルに125mlを移すことにより、1:2に連続希釈した。   Recombinant mouse RANKL (R & D # 462-TR), recombinant human soluble RANKL (Biosource # PHP0034), and recombinant human soluble RANKL mutant were combined with 10% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS) (Hyclone # SH30071. 03) and penicillin / streptomycin (Gibco-BRL # 15140-122) in an assay medium consisting of a-MEM containing l-glutamine (Gibco-BRL # 12571-063) supplemented with 100 units / ml and 100 μg / ml respectively. Diluted to its working concentration. RANKL standards and 250 ml of sample were serially diluted 1: 2 by adding triplicate or 4 parts to a 96-well assay plate and transferring 125 ml to the next well containing 125 ml of assay medium.

消耗した培地を吸引し、予め温めた培地10mlをフラスコに添加し、細胞スクレーパーを使用して細胞をフラスコからそぎ落とすことにより、細胞を回収した。細胞を15mlの円錐管に移し、1000rpmで5分間回転させ、アッセイ培地10mlに再懸濁した。細胞を計数し、96ウェルアッセイプレート中、1.5x10/125ml/ウェルの密度で播いた。アッセイプレートを、37℃、5%CO加湿インキュベーター内で、72時間インキュベートした。 The exhausted medium was aspirated, 10 ml of pre-warmed medium was added to the flask, and the cells were collected by scraping the cells from the flask using a cell scraper. Cells were transferred to a 15 ml conical tube, spun at 1000 rpm for 5 minutes and resuspended in 10 ml assay medium. Cells were counted in 96-well assay plates, were seeded at a density of 1.5 × 10 3/125 ml / well. The assay plate was incubated for 72 hours in a 37 ° C., 5% CO 2 humidified incubator.

RAW264.7から誘発された破骨細胞様細胞の量を、酒石酸塩耐性酸ホスファターゼ(TRAP)活性を測定することにより判定した。p−ニトロフェノールリン酸(pNPP)(ICN#100878)20mgをTRAP緩衝液pH5.0(100mM酢酸ナトリウム、11.5mg/ml酒石酸ナトリウム(ICN#195503))10mlに添加することにより、TRAP基質を調製した。アッセイプレートから培地を吸引し、廃棄した。1:1エタノールおよびアセトン溶液で細胞を1分間固定し、PBS(Hyclone#SH30256.02)100−150ml/ウェルで1回洗浄した。TRAP溶液100mlを各ウェルに添加し、プレートを37℃で2時間インキュベートした。0.2N NaOH溶液50ml/ウェルを添加することにより反応を停止させ、405nmで吸光度を読んだ。吸光度が飽和に達した場合、溶液を1:5に希釈し、再度読んだ。   The amount of osteoclast-like cells induced from RAW264.7 was determined by measuring tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) activity. TRAP substrate was added by adding 20 mg of p-nitrophenol phosphate (pNPP) (ICN # 100878) to 10 ml of TRAP buffer pH 5.0 (100 mM sodium acetate, 11.5 mg / ml sodium tartrate (ICN # 195503)). Prepared. The medium was aspirated from the assay plate and discarded. Cells were fixed with 1: 1 ethanol and acetone solution for 1 minute and washed once with PBS (Hyclone # SH30256.02) 100-150 ml / well. 100 ml of TRAP solution was added to each well and the plate was incubated at 37 ° C. for 2 hours. The reaction was stopped by adding 50 ml / well of 0.2N NaOH solution and the absorbance was read at 405 nm. When the absorbance reached saturation, the solution was diluted 1: 5 and read again.

酒石酸塩耐性酸ホスファターゼ(TRAP)の細胞学的染色
並行実験で、RAW264.7細胞からの破骨細胞発生を、酒石酸塩耐性酸ホスファターゼ(TRAP)多核陽性細胞の存在により、細胞学的染色を使用して測定した。染色に先立ち、0.2M酢酸ナトリウム溶液35.2ml、0.2M酢酸溶液14.8mlおよび水50mlを合わせることにより、0.1M酢酸緩衝液を調製した。TRAP緩衝液pH5.0(50mM酢酸緩衝液、30mM酒石酸ナトリウム(Sigma#S-8640)、0.1mg/ml Napthol AS-MX Phosphate Disodium Salt (Sigma#N-5000)、0.1% Triton X-100)10mlを、各アッセイ用に新しく調製した。TRAP緩衝液を37℃の水浴で温め、0.3mg/mlのFast Red Violet LB Stain (Sigma#F-3381)を添加し、染色物を37℃の水浴に戻した。アッセイプレートから培地を吸引し、廃棄した。PBS(Hyclone#SH30256.02)150ml/ウェルで細胞を1回洗浄し、続いて10%グルタルアルデヒド溶液100ml/ウェルで、15分間37℃で固定した。予め温めたPBS150ml/ウェルで細胞を2回洗浄した。予め温めたTRAPステイン(stain)100mlを各ウェルに添加し、プレートを37℃で5−10分間インキュベートした。TRAPステインを除去し、PBS100mlを各ウェルに添加し、細胞が乾くのを防止した。TRAP陽性多核細胞(3個以上の核)を計数した。図7に結果を示す。
Cytological staining of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) In parallel experiments, osteoclast development from RAW264.7 cells was used, with cytological staining due to the presence of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) multinuclear positive cells And measured. Prior to staining, 0.1 M acetate buffer was prepared by combining 35.2 ml of 0.2 M sodium acetate solution, 14.8 ml of 0.2 M acetic acid solution and 50 ml of water. TRAP buffer pH 5.0 (50 mM acetate buffer, 30 mM sodium tartrate (Sigma # S-8640), 0.1 mg / ml Napthol AS-MX Phosphate Disodium Salt (Sigma # N-5000), 0.1% Triton X- 100) 10 ml was prepared fresh for each assay. TRAP buffer was warmed in a 37 ° C. water bath, 0.3 mg / ml Fast Red Violet LB Stain (Sigma # F-3381) was added, and the stain was returned to the 37 ° C. water bath. The medium was aspirated from the assay plate and discarded. Cells were washed once with 150 ml / well of PBS (Hyclone # SH30256.02) and then fixed with 100 ml / well of 10% glutaraldehyde solution for 15 minutes at 37 ° C. Cells were washed twice with pre-warmed PBS 150 ml / well. 100 ml of pre-warmed TRAP stain was added to each well and the plate was incubated at 37 ° C. for 5-10 minutes. TRAP stain was removed and 100 ml PBS was added to each well to prevent the cells from drying out. TRAP positive multinucleated cells (3 or more nuclei) were counted. The results are shown in FIG.

他のTNFSF変異型
BlyS、CD40L、APRIL、OX−40を上記開示のプロトコールに従って生成させた。それらを対応する野生型TNFSFメンバーと交換した。APRILおよびBlySは、それらの間で、そして対応するAPRILまたはBlySと、交換した。結合アッセイおよび用量反応曲線を、各TNFSFメンバーについて行った。
Other TNFSF variants BlyS, CD40L, APRIL, OX-40 were generated according to the protocol disclosed above. They were exchanged for the corresponding wild type TNFSF members. APRIL and BlyS were exchanged between them and the corresponding APRIL or BlyS. Binding assays and dose response curves were performed for each TNFSF member.

本発明の特定の実施態様を例示説明のために記載したが、添付の特許請求の範囲に記載された発明を逸脱することなく、詳細について多数の変形を為し得ることが、当業者に理解される。   While particular embodiments of the present invention have been described by way of illustration, those skilled in the art will recognize that many modifications may be made in the details without departing from the invention as set forth in the appended claims. Is done.

図1は、ドミナントネガティブTNFSFタンパク質が、それによって天然産生TNFSFタンパク質の作用と拮抗できる総合的メカニズムを示す。FIG. 1 shows the overall mechanism by which a dominant negative TNFSF protein can thereby antagonize the action of a naturally produced TNFSF protein. 図2は、TNFSFリガンド単量体の構造的重複を示す。FIG. 2 shows the structural overlap of TNFSF ligand monomers. 図3は、ヒトTNFSFメンバー群の多項配列アラインメント(MSA)を示す。FIG. 3 shows the multiple sequence alignment (MSA) of the human TNFSF member group. 図4Aは、TNF−アルファ変異型群を、野生型TNF−アルファと予め交換して、293T細胞中のTNF−アルファ誘発性のNFkB活性化を低減させていることを示すチャートである。図4Bは、野生型TNF−アルファのA145/Y87HTNFSF変異型との交換が、HeLa細胞中でのNFkBのTNFSF−誘発性核移行を阻害することを示している、HeLa細胞中でのNFkBの免疫的−位置特定写真である。図4Cは、TNFSF変異型A145R/Y87Hが、NFkB−誘導ルシフェラーゼレポーターの、野生型TNFSF−誘発性活性化を低減することを示す。FIG. 4A is a chart showing that the TNF-alpha variant group has been pre-exchanged with wild-type TNF-alpha to reduce TNF-alpha-induced NFkB activation in 293T cells. FIG. 4B shows NFkB immunity in HeLa cells, showing that replacement of wild-type TNF-alpha with A145 / Y87HTNFSF mutant inhibits TNFSF-induced nuclear translocation of NFkB in HeLa cells. Target-a location specific photo. FIG. 4C shows that TNFSF variant A145R / Y87H reduces wild type TNFSF-induced activation of the NFkB-induced luciferase reporter. 図5は、TNF−アルファ変異型のアンタゴニスト活性を示すチャートである。FIG. 5 is a chart showing the antagonist activity of the TNF-alpha variant. 図6A−Cは、各種TNF−アルファ変異型による、カスパーゼ活性化についての用量応答曲線である。6A-C are dose response curves for caspase activation by various TNF-alpha variants. 図7Aは、ドミナント−ネガティブ阻害性RANKL変異型ストラテジーモデルを示す。FIG. 7A shows a dominant-negative inhibitory RANKL mutant strategy model. 図7Bは、コンピューター設計した阻害性RANKL変異型のリストを示す。FIG. 7B shows a list of computer designed inhibitory RANKL variants. 図7Cは、RANKL溶解性変異型C22S/I247E媒介の破骨細胞発生が、OPGおよびRANK−Fcによって拮抗されることを示す。FIG. 7C shows that RANKL soluble mutant C22S / I247E-mediated osteoclast development is antagonized by OPG and RANK-Fc. 図7Dは、RANKL変異型拮抗スクリーンを示す。FIG. 7D shows the RANKL mutant antagonist screen. 図7Eは、10倍過剰の変異型に対するRANKL−C221S/I247Eの固定比率を用いるRANKL変異型拮抗スクリーンを示す。FIG. 7E shows a RANKL mutant antagonism screen using a fixed ratio of RANKL-C221S / I247E to a 10-fold excess mutant. 図7Fは、RANKL変異型拮抗スクリーンを示す。FIG. 7F shows the RANKL mutant antagonist screen. 図7Gは、RANKL拮抗変異型の要約を示す。FIG. 7G shows a summary of RANKL antagonistic variants.

Claims (44)

天然産生TNFSFタンパク質に拮抗する(antagonize)方法であって、天然産生TNFSF単量体タンパク質を、TNFSFタンパク質の少なくとも1つの変異型細胞外ドメインを含む変異型TNFSF単量体と接触させ、混合TNFSFオリゴマーを形成させることを含む方法。   A method for antagonizing a naturally occurring TNFSF protein, wherein the naturally occurring TNFSF monomer protein is contacted with a mutant TNFSF monomer comprising at least one mutant extracellular domain of the TNFSF protein, and a mixed TNFSF oligomer Forming. 該混合オリゴマーが野生型オリゴマーと比較して低減された受容体シグナル伝達を有する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the mixed oligomers have reduced receptor signaling compared to wild type oligomers. 該混合オリゴマーが受容体シグナル伝達を実質的に活性化できない、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the mixed oligomer is substantially incapable of activating receptor signaling. 該混合オリゴマーが少なくとも1つの受容体結合部位において受容体中間面と相互作用し、該受容体が実質的に受容体シグナル伝達を活性化できないようにする、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the mixed oligomer interacts with a receptor interface at at least one receptor binding site such that the receptor is substantially incapable of activating receptor signaling. 該変異型TNFSF単量体タンパク質が、その対応する野生型TNFSFタンパク質と対比して低減された所望の受容体に対する親和性を有する少なくとも1つの受容体接触ドメインを含み、かつ他のTNFSF単量体と相互作用する能力を保持している、請求項1に記載の方法。   The mutant TNFSF monomer protein comprises at least one receptor contact domain having reduced affinity for the desired receptor relative to its corresponding wild type TNFSF protein, and other TNFSF monomers The method of claim 1, wherein the method retains the ability to interact with. 該変異型TNFSF単量体タンパク質が、天然産生TNFSF単量体タンパク質と物理的に相互作用し、天然産生TNFSFが少なくとも1つの受容体を活性化する能力を低減させる、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the mutant TNFSF monomeric protein physically interacts with a naturally occurring TNFSF monomeric protein and reduces the ability of the naturally produced TNFSF to activate at least one receptor. . 該変異型TNFSFタンパク質が融合タンパク質である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the mutant TNFSF protein is a fusion protein. 該変異型タンパク質が化学修飾されている、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the mutant protein is chemically modified. 該化学修飾がPEG化である、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the chemical modification is PEGylation. 該混合オリゴマーが、単量体間に共有結合によるクロスリンク(cross-linkage)を含む、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the mixed oligomer comprises covalent cross-linkage between monomers. 該混合オリゴマーが、単量体間に少なくとも1つのリンカーペプチドを含む、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the mixed oligomer comprises at least one linker peptide between monomers. 該リンカーペプチドが、少なくとも1つのそして約30よりは多くないアミノ酸残基の配列である、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the linker peptide is a sequence of at least one and no more than about 30 amino acid residues. 該リンカーペプチドが、少なくとも5つのそして約20よりは多くないアミノ酸残基の配列である、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the linker peptide is a sequence of at least 5 and not more than about 20 amino acid residues. 該リンカーペプチドが、少なくとも10のそして約15よりは多くないアミノ酸残基の配列である、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the linker peptide is a sequence of at least 10 and no more than about 15 amino acid residues. 該リンカーペプチドが、Gly、Ser、AlaまたはThrの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the linker peptide comprises at least one of Gly, Ser, Ala, or Thr. 混合TNFSFオリゴマーの作成方法であって、TNFSF単量体タンパク質の少なくとも1つの変異型細胞外ドメインを含む変異型TNFSFタンパク質を、天然産生TNFSF単量体タンパク質を含むホモオリゴマーと、少なくとも1つの天然産生TNFSF単量体が変異型単量体と交換して混合オリゴマーを形成する条件で、接触させることを含む方法。   A method for making a mixed TNFSF oligomer comprising: mutating TNFSF protein comprising at least one mutated extracellular domain of TNFSF monomer protein; homo-oligomer comprising naturally produced TNFSF monomer protein; and at least one naturally produced product A method comprising contacting TNFSF monomer under conditions that exchange a mutated monomer with a mutant monomer to form a mixed oligomer. TNFSF単量体タンパク質の少なくとも1つの変異型細胞外ドメインを含む少なくとも1つの変異型TNFSFタンパク質、および天然産生TNFSF単量体タンパク質を含む、混合TNFSFオリゴマー。   A mixed TNFSF oligomer comprising at least one mutated TNFSF protein comprising at least one mutated extracellular domain of a TNFSF monomer protein, and a naturally produced TNFSF monomer protein. TNFSFタンパク質の少なくとも1つの変異型細胞外ドメインを含む変異型TNFSF単量体タンパク質。   A mutant TNFSF monomer protein comprising at least one mutant extracellular domain of a TNFSF protein. 変異型TNFSFタンパク質が少なくとも1つの受容体結合部位で受容体中間面と相互作用し、該受容体が実質的に受容体シグナル伝達を活性化できないようにする、変異型TNFSFタンパク質。   A mutant TNFSF protein, wherein the mutant TNFSF protein interacts with a receptor interface at at least one receptor binding site, preventing the receptor from substantially activating receptor signaling. その対応する野生型TNFSFタンパク質と対比して低減された所望の受容体に対する親和性を有する少なくとも1つの受容体接触ドメインを含み、かつ他の受容体相互作用ドメインと相互作用する能力を保持している、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   Contains at least one receptor contact domain with reduced affinity for the desired receptor relative to its corresponding wild type TNFSF protein and retains the ability to interact with other receptor interaction domains 19. The mutant TNFSF protein according to claim 18. 少なくとも1つの請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質単量体を含む混合TNFSFオリゴマーであって、該混合オリゴマーが、野生型オリゴマーと対比して対応する受容体を活性化する能力が低減されたものである、混合TNFSFオリゴマー。   19. A mixed TNFSF oligomer comprising at least one mutant TNFSF protein monomer according to claim 18, wherein said mixed oligomer has a reduced ability to activate the corresponding receptor relative to a wild-type oligomer. Mixed TNFSF oligomer. 該変異型TNFSFタンパク質が天然産生TNFSFタンパク質と物理的に相互作用して混合三量体を形成する、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein the mutant TNFSF protein physically interacts with a naturally produced TNFSF protein to form a mixed trimer. 受容体接触位置に修飾を含む請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質単量体を少なくとも1つ含む、混合TNFSFオリゴマー。   19. A mixed TNFSF oligomer comprising at least one mutant TNFSF protein monomer according to claim 18 comprising a modification at a receptor contact position. 該変異型TNFSFタンパク質が三量体中間面位置に修飾を含む、請求項18に記載の変異型TNFSF単量体タンパク質。   19. The mutant TNFSF monomer protein according to claim 18, wherein the mutant TNFSF protein includes a modification at a trimer intermediate surface position. 該変異型TNFSFタンパク質がその対応する天然産生TNFSFタンパク質と物理的に相互作用する、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein said mutant TNFSF protein physically interacts with its corresponding naturally occurring TNFSF protein. 該変異型TNFSFタンパク質がそれに対応しない天然産生TNFSFタンパク質と物理的に相互作用する、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein said mutant TNFSF protein physically interacts with a non-corresponding naturally produced TNFSF protein. 請求項18ないし請求項26のいずれかに記載の変異型TNFSF単量体タンパク質をコードする組換え核酸。   A recombinant nucleic acid encoding the mutant TNFSF monomer protein according to any one of claims 18 to 26. 請求項27に記載の組換え核酸を含む発現ベクター。   An expression vector comprising the recombinant nucleic acid according to claim 27. 請求項27に記載の組換え核酸を含む宿主細胞。   A host cell comprising the recombinant nucleic acid of claim 27. 請求項28に記載の発現ベクターを含む宿主細胞。   A host cell comprising the expression vector according to claim 28. 請求項29または請求項30に記載の宿主細胞を、該核酸の発現に適する条件で培養することを含む、非天然産生TNFSFタンパク質の製造方法。   A method for producing a non-naturally occurring TNFSF protein, comprising culturing the host cell according to claim 29 or claim 30 under conditions suitable for expression of the nucleic acid. 該TNFSFタンパク質を回収することをさらに含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising recovering the TNFSF protein. 請求項18ないし請求項26のいずれかに記載の変異型TNFSFタンパク質および医薬的に許容し得る担体を含む、医薬組成物。   27. A pharmaceutical composition comprising the mutant TNFSF protein according to any one of claims 18 to 26 and a pharmaceutically acceptable carrier. 処置を必要とする患者に、請求項18ないし請求項26のいずれかに記載の変異型TNFSFタンパク質を投与することを含む、TNFSF関連障害の処置方法。   27. A method for treating a TNFSF-related disorder, comprising administering the mutant TNFSF protein according to any one of claims 18 to 26 to a patient in need of treatment. 該TNFSF関連障害が自己免疫疾患である、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the TNFSF-related disorder is an autoimmune disease. 少なくとも1つの修飾が非保存的である、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein at least one modification is non-conservative. 少なくとも1つの修飾が表面の修飾である、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein at least one modification is a surface modification. 該修飾が、大型ドメイン、小型ドメイン、DEループ、三量体中間面およびそれらの組合せからなる群から選択されるドメインに位置する、請求項36に記載の変異型TNFSFタンパク質。   37. The mutant TNFSF protein of claim 36, wherein the modification is located in a domain selected from the group consisting of a large domain, a small domain, a DE loop, a trimer interface and combinations thereof. 少なくとも1つの該大型ドメイン位置が、TNFA対応位置28、29、30、31、32、33、34、63、64、65、66、77、68、69、112、113、114、115、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146および147からなる群から選択される、請求項38に記載の変異型TNFSFタンパク質。   At least one of the large domain positions is a TNFA corresponding position 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 63, 64, 65, 66, 77, 68, 69, 112, 113, 114, 115, 137, 40. The mutant TNFSF protein of claim 38, selected from the group consisting of 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146 and 147. 少なくとも1つの該小型ドメイン位置が、TNFA対応位置72、73、74、75、76、78、79、95、96、97および98からなる群から選択される、請求項38に記載の変異型TNFSFタンパク質。   40. The variant TNFSF of claim 38, wherein the at least one small domain position is selected from the group consisting of TNFA corresponding positions 72, 73, 74, 75, 76, 78, 79, 95, 96, 97 and 98. protein. 少なくとも1つの該DEループ位置が、TNFA対応位置84、85、86、87、88および89からなる群から選択される、請求項38に記載の変異型TNFSFタンパク質。   39. The mutant TNFSF protein of claim 38, wherein at least one of said DE loop positions is selected from the group consisting of TNFA corresponding positions 84, 85, 86, 87, 88 and 89. 少なくとも1つの該三量体中間面位置が、TNFA対応位置11、13、15、34、36、53、54、55、57、59、61、63、72、73、75、77、119、87、91、92、93、94、95、96、97、98、99、102、103、104、109、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、147、148、149、151、155、156および157からなる群から選択される、請求項38に記載の変異型TNFSFタンパク質。   At least one trimer intermediate surface position is a TNFA corresponding position 11, 13, 15, 34, 36, 53, 54, 55, 57, 59, 61, 63, 72, 73, 75, 77, 119, 87. 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 102, 103, 104, 109, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123 39. The mutant TNFSF protein of claim 38, selected from the group consisting of:, 124, 125, 147, 148, 149, 151, 155, 156 and 157. 少なくとも1つの該三量体中間面位置が、57、34および91からなる群から選択される、請求項42に記載の変異型TNFSFタンパク質。   43. The mutant TNFSF protein of claim 42, wherein the at least one trimer interface position is selected from the group consisting of 57, 34 and 91. 該変異型TNFSFタンパク質が可溶性天然産生TNFSFタンパク質に拮抗する、請求項18に記載の変異型TNFSFタンパク質。   19. The mutant TNFSF protein of claim 18, wherein said mutant TNFSF protein antagonizes a soluble naturally produced TNFSF protein.
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